RU1781565C - Strain measurement device - Google Patents
Strain measurement deviceInfo
- Publication number
- RU1781565C RU1781565C SU904847793A SU4847793A RU1781565C RU 1781565 C RU1781565 C RU 1781565C SU 904847793 A SU904847793 A SU 904847793A SU 4847793 A SU4847793 A SU 4847793A RU 1781565 C RU1781565 C RU 1781565C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- digital
- indicator
- zero
- segment
- converter
- Prior art date
Links
Landscapes
- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
Abstract
Использование: в прецизионныхвесах. динамометрах при медицинских клинико- диагностических исследовани х Сущность изобретени : устройство содержит тензометрический датчик 1, предварительный усилитель-преобразователь 2, аналого- цифровой преобразователь 3, цифровое отсчетное устройство 4 в виде сегменто- цифрового индикатора схемы 5 компенса-- ции аддитивной погрешности в виде цифрового индикатора 6 смещени нул , блок 7 формировани и оперативной пам ти сигнала аналоговой компенсации, выполненного в виде апериодического RS-звена первого пор дка, а также сумматора 8 и блока 9 предварительного принудительного смещени нул . 1-2-3-4, 6-7-8-9, 1-8-2. Цифровой индикатор смещени нул выполнен в виде электрического вентил , вход которого соединен с шиной питани сегмента минус сегме.нтно-цифрового индикатора 1 з п ф-лы, 2 ил.Usage: in precision weights. dynamometers in medical clinical diagnostic studies Summary of the invention: the device comprises a strain gauge sensor 1, a pre-amplifier converter 2, an analog-to-digital converter 3, a digital readout device 4 in the form of a segment-digital indicator of the additive error compensation circuit 5 in the form of a digital indicator 6 bias zero, block 7 of the formation and random access memory signal of analog compensation, made in the form of an aperiodic RS-link of the first order, as well as an adder 8 and block 9 preliminary forced bias zero. 1-2-3-4, 6-7-8-9, 1-8-2. The digital zero indicator is made in the form of an electric valve, the input of which is connected to the power supply bus of a segment minus a segment. An digital digital indicator 1 of 2, 2 ill.
Description
фиг 1fig 1
Изобретение ОТНОСИТСР к измерительной технике, в частности к тензометриче- ским устройствам, используемым, например, в прецизионных весах, динамометрах дл оснащени медицинских клини- ко-диагностических учрежденийThe invention relates to measuring equipment, in particular to tensometric devices used, for example, in precision scales, dynamometers for equipping medical clinics and diagnostic facilities
Известно тензометрическое устройство с аналого-цифровой схемой компенсации аддитивной погрешности, включающее тен- зометрический датчик, предварительный усилитель-преобразователь, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и цифровое отсчетное устройство, соединенные последовательно Между информационным выходом АЦП и вторым входом предвари- тельного усилител -преобразовател включена схема компенсации, включающа реверсивный счетчик и преобразователь код-напр жение, а между выходом тензо- метрического датчика и первым входом предварительного усилител -преобразовател включены два ключа К1 и К2A tensometric device with an analog-digital additive error compensation circuit is known, including a tensometric sensor, a preliminary amplifier converter, an analog-to-digital converter (ADC) and a digital readout device connected in series between the information output of the ADC and the second input of the pre-converter amplifier. a compensation circuit is included, including a reversible counter and a code-voltage converter, and between the output of the strain gauge sensor and the first input of the pre-voltage ritelnogo -preobrazovatel amplifier includes two keys K1 and K2
В такте установка нул ключ К1 разомкнут , а ключ К2 замкнут При этом код, соответствующий напр жению дрейфа, запоминаетс в реверсивном счетчике и преобразуетс преобразователем код-напр жение в аналоговую компенсирующую величину (корректирующее напр жение) котора подаетс на вход предварительного усилител -преобразовател В такте измерени реверсивный счетчик сбрасываетс в нуль и отключаетс от выхода АЦП Достоинством схемы вл етс посто нство корректирующего напр жени на такте измерени , однако с ее помощью компенсируетс аддитивна погрешность только измерительной части устройства но не обеспечиваетс компенсаци аддитивной погрешности, вносимой собственно датчи- ком, з также погрешности действующие в контуре выхо дные цепитензометрического датчика - линии св зи - входные цепи предварительного усилител -преобразовател In the zero cycle, the key K1 is open, and the key K2 is closed. In this case, the code corresponding to the drift voltage is stored in the reverse counter and the code-voltage is converted by the converter into an analog compensation value (correcting voltage) which is fed to the input of the pre-amplifier-converter B The measuring cycle reverses the counter to zero and disconnects from the ADC output. The advantage of the circuit is the fact that the correcting voltage is constant at the measuring cycle, but it compensates for the error is additive only for the measuring part of the device, but the compensation of the additive error introduced by the sensor itself is not provided, as well as the errors acting on the circuit of the output of the strain gauge sensor — communication lines — input circuits of the preamplifier – converter
Известно также тензометрическое ус- тройство с автоматической компенсацией аддитивной погрешности с помощью микропроцессорного средства выбранное за прототип Это устройство включает последовательно соединенные тензометри- ческий датчик предварительный усилитель-преобразователь (ПрУП), аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и цифровое отсчетное устройство Между выходом АЦП и входом предварительного усилител -преобразовател включена схема автоматической компенсации аддитивной погрешности выполненна на базе микроЭВМ Это устройство обеспечивает компенсацию дрейфа нул не только измерительной части, но и датчиков учитыва также погрешности, св занные с нестабильностью тарной нагрузки и т пA strain gauge device with automatic compensation of additive error by means of microprocessor means is also selected. It is selected as a prototype. This device includes a pre-amplifier transducer (PrUP), an analog-to-digital converter (ADC), and a digital readout device between the ADC output and the input of the pre-amplifier-converter included circuit automatic compensation of the additive error made on the basis of microcomputers oystvo provides zero drift compensation not only the measuring portion but also considering sensor error associated with the instability of the tare load, etc.
Достоинствами данного устройства вл ютс возможность управлени процессом измерени , индикацией и регистрацией результатов измерени , а также высокие метрологические характеристики.The advantages of this device are the ability to control the measurement process, display and recording of measurement results, as well as high metrological characteristics.
Однако, при решении таких широко встречающихс задач, как прецизионное измерение в медицинской практике, например , массы, усилий, малых перемещений, при высоких требовани х к точности измерений необходимо обеспечить максимальную простоту измерительных устройств Использование дл этих целей вычислительных и, в частности микропроцессорных средств приводит к структурно-алгоритмической избыточности и, в конечном итоге, к схемотехнической сложности устройствHowever, when solving such widespread problems as precision measurement in medical practice, for example, mass, force, small displacements, and high requirements for measurement accuracy, it is necessary to ensure the maximum simplicity of measuring devices. The use of computing and, in particular, microprocessor means to structural and algorithmic redundancy and, ultimately, to the circuitry complexity of devices
Целью изобретени вл етс упрощение устройства и повышение точности измеренийThe aim of the invention is to simplify the device and improve measurement accuracy.
Поставленна цель достигаетс тем что в за вл емом устройстве процесс формировани компенсационного воздействи осуществл етс в автоколебательном режиме в периоды естественных пауз между производимыми дискретными измерени ми по знаку сигнала рассогласовани между заданным принудительным смещением нул на отрицательную ветвь характеристики вход-выход и фактическим значением смещени нул в момент формировани сигнала компенсации, причем управл ющими сигналами на прекращение или продолжение формировани компенсирующего воздействи служат моменты нагружени тензометрического датчика и сн ти нагрузки соответственно, а величина принудительного сдвига нул выбираетс с учетом возможного диапазона временного дрейфа нул всех звеньев информационно-измерительного тракта и начального технологического смещени нул датчика Этим обеспечиваетс высока точность формировани компенсирующего воздействи при использовании простых средств, исключающих необходимость в применении дл решени данной задачи микропроцессорных устройств и включающих последовательно соединенные цифровой индикатор смещени нул , выполненный в виде электрического вентил , например полупроводникового диода подключенного к шине питани сегмента высвечивающего пол рность (знак) измер емого результата сег- ментно-цифрового индикатора отсчетного устройства, блок формировани и оперативной пам ти сигнала аналоговой компенсации в виде апериодического RC-звена первого пор дка и сумматор, ко второму входу которого подключен выход блока предварительного принудительного смещени нул , а третий вход и выход включены в измерительную цепь между тензометриче- ским датчиком и предварительным усилителем-преобразователем .The goal is achieved in that in the claimed device, the process of forming the compensation effect is carried out in self-oscillating mode during periods of natural pauses between discrete measurements by the sign of the mismatch between the specified forced bias of zero by the negative branch of the input-output characteristic and the actual value of the bias of zero in the moment of formation of the compensation signal, and control signals to terminate or continue the formation of the compensating The moments of loading of the strain gauge and the load, respectively, are used, and the forced zero shift is selected taking into account the possible range of time zero drift of all parts of the information-measuring path and the initial technological zero shift of the sensor. This ensures high accuracy of the formation of the compensating effect when using simple means that exclude the need for microprocessor devices and including a separately connected digital zero bias indicator, made in the form of an electric valve, for example, a semiconductor diode connected to the power bus of a segment displaying the polarity (sign) of the measured result of a digital segment indicator of the reading device, the unit for generating and random access memory of the analog compensation signal in the form aperiodic RC link of the first order and an adder, to the second input of which the output of the preliminary forced bias unit is connected to zero, and the third input and output are on enes in a measuring circuit between the tensometric sensor and the pre-amplifier-inverter.
На фиг, 1 представлена структурна блок-схема устройства; на фиг. 2 - эпюры сигналов в схеме компенсации аддитивной погрешности.On Fig, 1 presents a structural block diagram of a device; in FIG. 2 - diagrams of signals in the additive error compensation circuit.
Тензометрическое устройство (см. фиг. 1) содержит последовательно соединенные тензометрический датчик 1 (ТДС 1), предварительный усилитель-преобразователь 2, аналого-цифровой преобразователь 3 (АЦП 3) и цифровое отсчетное устройство 4 в виде сегментно-цифрового индикатора.The strain gauge device (see Fig. 1) contains a strain gauge sensor 1 (TDS 1) connected in series, a preamplifier converter 2, an analog-to-digital converter 3 (ADC 3), and a digital readout device 4 in the form of a segment-digital indicator.
К шинам питани сигнальных сегментов цифрового индикатора 4 подключен вход схемы 5 автоматической компенсации аддитивной погрешности, выход которой, также как и второй вход, включен в измерительную цепь устройства между тензометриче- ским датчиком 1 и предварительным усилителем-преобразователем 2.The input circuit of automatic additive error compensation circuit 5 is connected to the power supply busbars of the signal segments of the digital indicator 4, the output of which, as well as the second input, is connected to the measuring circuit of the device between the strain gauge sensor 1 and the preamplifier-converter 2.
Тензометрический датчик 1 (силы, массы , перемещений) служит дл первичного преобразовани измер емой величины в электрический сигнал, пропорциональный ей В качестве ТДС 1 может быть использован тензорезистивный датчик любой известной конструкцииStrain gauge 1 (force, mass, displacement) is used for the primary conversion of the measured value into an electrical signal proportional to it. As a TDS 1 can be used strain gauge sensor of any known design
Предварительный усилитель-преобразователь 2 (ПрУП) служит дл усилени выходного напр жени ТДС 1 либо дл преобразовани этого напр жени (например , из переменного в посто нное) с последующим усилением Он может быть выполнен по известной схеме в виде самосто тельного блока либо в составе АЦП 3.The preliminary amplifier-converter 2 (PrUP) serves to amplify the output voltage of the TDS 1 or to convert this voltage (for example, from AC to DC) with subsequent amplification. It can be performed according to the known scheme as an independent unit or as part of an ADC 3.
Аналого-цифровой преобразователь 3 служит дл преобразовани непрерывной измер емой величины в дискретную форму с последующим цифровым кодированием (код семисегментного индикатора) В качестве АЦП 3 может быть использован аналого-цифровой преобразователь любой известной конструкции содержащий в своем составе средства дли точного определени пол рности сигнала на его входе, обеспечива высокую разрешающую способность при определении знака (доли единицы младшего разр да) Выходу АЦП 3, несущему данную информацию, соответствует вывод напр жени питани сегмента минус на цифровом табло, к которому подключают вход схемы 5 автоматической компенсации аддитивной погрешностиAn analog-to-digital converter 3 is used to convert a continuous measured value into a discrete form, followed by digital coding (seven-segment indicator code) As an ADC 3, an analog-to-digital converter of any known design containing in its composition means for accurately determining the signal polarity on its input, providing high resolution when determining the sign (fraction of a unit of the least significant bit) The output of the ADC 3 carrying this information corresponds to the output supply voltage minus segment digital display, which is connected to the input circuit 5 automatically compensating additive error
Цифровое отсчетное устройство 4 предназначено дл индикации результата аналого-цифрового преобразовани и выполнено в виде сегментно-цифрового индикатора,A digital readout device 4 is intended to indicate the result of analog-to-digital conversion and is made in the form of a segment-digital indicator,
например, типа АЛС 324 или ИЖЦ 14-4/7. Схема 5 автоматической компенсации аддитивной погрешности служит дл компенсации погрешностей, св занных с временным и технологическим (тарна нагрузка) смещением и дрейфом нул , возникающим как в измерительной части устройства, так и в лини х св зи и ТДС 1, с учетом компенсации тарной нагрузки, т.е. всего измерительного тракта, включа и главный источник погрешности - датчик.for example, type ALS 324 or IZhTs 14-4 / 7. Automatic additive error compensation circuit 5 serves to compensate for errors associated with temporary and technological (tare load) displacement and zero drift occurring both in the measuring part of the device and in communication lines and TDS 1, taking into account tare load compensation, those. of the entire measuring path, including the main source of error - the sensor.
Схема 5 содержит последовательно соединенные цифровой индикатор б смещени нул , блок 7 формировани и оперативной пам ти сигнала аналоговойThe circuit 5 contains a series-connected digital indicator b bias zero, block 7 of the formation and RAM of the analog signal
компенсации, сумматор 8 и подключенный к его второму входу блок предварительного принудительного смещени нул 9.compensation, the adder 8 and the preliminary forced bias unit zero 9 connected to its second input.
Цифровой индикатор б смещени нул служит дл вы влени факта отклонени The digital indicator b bias zero is used to detect the fact of deviation
нулевого уровн информационно-измерительного тракта, определени его знака (в естественных паузах между очередными измерени ми ) и выработки команды на формирование и коррекцию компенсирующегоthe zero level of the information-measuring path, the determination of its sign (in natural pauses between successive measurements) and the development of a command to form and correct the compensating
воздействи в моменты, когда измер ема величина отличаетс от нул и расположена на отрицательной ветви характеристики вход-выход измерительного устройства (т.е. в Ш-м квадранте).influence at the moments when the measured value differs from zero and is located on the negative branch of the input-output characteristic of the measuring device (i.e., in the Шth quadrant).
Полезной информацией, воспринимаемой цифровым индикатором б, вл етс наличие свечени сегмента - цифрового индикатора 4 (либо свечение сегментов в последней цифре индикатора 4, нарушающих цифру О - дл упоминаемого ниже варианта выполнени индикатора 6).Useful information perceived by digital indicator b is the presence of a segment glow - a digital indicator 4 (or a glow of segments in the last digit of indicator 4 that violate the number O - for the indicator 6 embodiment mentioned below).
Цифровой индикатор б, соединенный своим входом с соответствующими шинами питани упом нутых выше сегментов индикатора 4, формирует на своем выходе электрический сигнал в виде либо напр жени посто нной величины, либо однопол рных импульсов посто нной величины (в зависимости от используемого стандартного способа питани сегментов). Индикатор 6 автоматически выключаетс (разрыв цепи)в момент погашени сегмента минус (или сегментов, нарушающих нуль в последней цифре индикатора 4).Digital indicator b, connected at its input to the corresponding power buses of the above-mentioned segments of indicator 4, generates an electric signal at its output in the form of either a constant voltage or unipolar pulses of a constant value (depending on the standard method used to power the segments) . Indicator 6 automatically turns off (open circuit) when the minus segment (or segments violating zero in the last digit of indicator 4) is extinguished.
Цифровой индикатор б представл ет собой электрический вентиль. Наиболее простое выполнение цифрового индикатора 6 в виде электрического вентил - полупроводникового диода 10 представлено на фиг. 1. Один полюс диода 10, вл ющийс входомDigital indicator b is an electric valve. The simplest implementation of the digital indicator 6 in the form of an electric valve - a semiconductor diode 10 is shown in FIG. 1. One pole of the diode 10, which is the input
схемы 5 компенсации, подключен к шине питани минус (сегмента пол рности результата измерени ) сегментно-цифрового индикатора 4, а второй полюс соединен с входом блока 7 формировани и оперативной пам ти сигнала аналоговой компенсации . Цифровой индикатор 6 может быть выполнен и по другим известным схемам, например, в виде группы электрических вентилей (полупроводниковых диодов), одноименные входные полюса которых соединены с шинами питани соответствующих сегментов последней цифры сегментно- цифрового индикатора 4, а выходные полюса соединены с входом апериодического RC-звена 1-го пор дка через схему совпадени . Такое выполнение цифрового индикатора 6 несколько сложнее первого варианта его исполнени , но вл етс более общим и может Существенно расширить область примене нй за вл емого решени compensation circuit 5, is connected to the power bus minus (segment of polarity of the measurement result) of the digital segment indicator 4, and the second pole is connected to the input of the unit for generating and random access memory of the analog compensation signal. The digital indicator 6 can be made according to other known schemes, for example, in the form of a group of electric gates (semiconductor diodes), the same input poles of which are connected to the power buses of the corresponding segments of the last digit of the segment-digital indicator 4, and the output poles are connected to the input of the aperiodic RC a 1st order link through a match scheme. Such a design of digital indicator 6 is somewhat more complicated than the first embodiment, but it is more general and can significantly expand the scope of the claimed solution.
Блок 7 формировани и оперативной пам ти сигнала аналоговой компенсации служит дл выработки аналогового электрического сигнала-напр жени компенсации суммарной аддитивной погрешности всего информационно-измерительного тракта, оперативного запоминани , хранени и использовани этого сигнала во врем производства измерени , которое осуществл етс дискретно, т.к предлагаемое устройство входит в обширную группу устройств с периодическими дискретными замерами, в которых врем производства замеров чередуетс с паузами Формирование компенсационного сигнала осуществ- /fneYcfl B периоды естественных пауз между замерами. Врем измерени и врем паузы (te -1 и t - te соответственно - см фиг. 2), как правило соизмеримы, и составл ют от 5 до 20 с. Дл функционировани блока 7 в таком устройстве необходимым условием вл етс медленна потер информации, т.е. запланированное медленное произвольное уменьшение величины сигнала компенсации с течением времени в период паузы между измерени миThe unit 7 for generating and operating the memory of the analog compensation signal serves to generate an analog electrical signal-voltage to compensate for the total additive error of the entire information-measuring path, to store, store and use this signal during the measurement, which is carried out discretely, because the proposed device is part of an extensive group of devices with periodic discrete measurements, in which the production time alternates with pauses compensation signal is carried out- / fneYcfl B periods of natural pauses between measurements. The measurement time and pause time (te -1 and t - te, respectively - see Fig. 2) are generally commensurate and range from 5 to 20 seconds. For the operation of unit 7 in such a device, a slow loss of information, i.e. planned slow arbitrary decrease in the value of the compensation signal over time during the pause between measurements
В св зи с этой задачей блок 7 выполнен в виде апериодического звена первого пор дка , состо щего из зар дного резистора R и накопительного запоминающего конденсатора С. При этом величины элементов R и С выбраны таким образом, что скорость процесса зар да конденсатора С через зар дный резистор R и вентиль 10 цифрового индикатора 6 выше скорости разр да этого конденсатора С во входную измерительную цепь устройства Обеспечение необходимых соотношений посто нных времени зар да и разр да по сн етс в описании устройства и на фиг. 2In connection with this task, block 7 is made in the form of an aperiodic unit of the first order, consisting of a charging resistor R and a storage memory capacitor C. Moreover, the values of the elements R and C are chosen so that the rate of the process of charging the capacitor C through the charge the resistor R and the valve 10 of the digital indicator 6 are higher than the discharge rate of this capacitor C into the input measuring circuit of the device. The provision of the necessary ratios of the time constant of the charge and discharge is explained in the description of the device and in FIG. 2
Сумматор 8 предназначен дл алгебраического суммировани напр жени компенсации аддитивной погрешности, напр жени принудительного смещени нул и напр жени датчика и может быть выполнен по известной схеме, например по схеме пассивного параллельного резистив0 ного сумматора токов Дл осуществлени операции суммировани упом нутых выше напр жений возможно также использование свободных аналоговых входов ПрУП 2 или АЦП 3,The adder 8 is designed to algebraically sum the compensation voltage of the additive error, the voltage of the forced bias of zero and the voltage of the sensor and can be performed according to a known scheme, for example, according to the scheme of a passive parallel resistive current adder. To carry out the operation of summing the voltages mentioned above, it is also possible to use free analog inputs PrUP 2 or ADC 3,
5 Блок 9 предварительного принудительного смещени нул служит дл формировани напр жени принудительного смещени нул информационно-измерительного тракта на отрицательную ветвь ха0 рактеристики вход-выход т.е в И1-й квадрант при изображении характеристики в декартовых координатах Минимальна величина напр жени принудительного сдвига нул выбираетс с учетом возможно5 го диапазона временного дрейфа нул всех звеньев информационно-измерительного тракта и начального технологического смещени нул датчика (начальный разбаланс моста, вариации тарной нагрузки), а также5 Block 9 of the preliminary forced bias of zero is used to form the voltage of forced bias of zero of the information-measuring path to the negative branch of the input-output characteristic, i.e., to the I-th quadrant when the characteristic is displayed in Cartesian coordinates. The minimum value of the forced bias voltage of zero is chosen with taking into account the possible 5th range of the time drift of zero of all links of the information-measuring path and the initial technological shift of the sensor zero (initial unbalance m skeleton, tare load variations), as well as
0 дрейфа нул предварительного усилител - преобразовател 2 и АЦПЗ.0 drift zero of the pre-amplifier-converter 2 and ATSPZ.
Блок 9 может быть выполнен, например, в виде обычного резистивного детмтел , питаемого напр жением от общего источ5 нихз Е.Block 9 can be made, for example, in the form of a conventional resistive detector, powered by voltage from a common source of electrical equipment E.
Устройство работает следующим образом .The device operates as follows.
При подключении устройства к источнику напр жени и при отсутствии измер е0 мой нагрузки на выходе сумматора 8 имеет место сигнал равный алгебраической сумме напр жений начального смещени нул датчика 1 и принудительного смещени Есм блока 9, который совместно с началь5 ными смещени ми предварительного усилител -преобразовател 2 и АЦП 3 образует результирующее смещение всего инфррмационно-измерительного тракта, которое высвечиваетс на цифровом таб0 ло 4.When the device is connected to a voltage source and in the absence of a measured load at the output of adder 8, there is a signal equal to the algebraic sum of the voltage of the initial bias of sensor 1 and the forced bias Esm of block 9, which, together with the initial biases of the pre-amplifier-converter 2 and the ADC 3 forms the resulting displacement of the entire measurement path, which is displayed on digital board 4.
Величина начального принудительного смещени выбрана таким образом что результирующее Смещение в исходном состо нии (момент to фиг. 2а) всегда имеетThe value of the initial forced displacement is selected so that the resulting displacement in the initial state (moment to Fig. 2a) always has
5 отрицательную величину, что и индицируетс сегментом минус на табло индикатора 4 При этом напр жение питани сегмента, имеющее, как правило, форму симметричного меандра (фиг 26), воспринимаетс цифровым индикатором 6 и включает его на5 a negative value, which is indicated by the minus segment on the indicator board 4 In this case, the supply voltage of the segment, which, as a rule, is in the form of a symmetrical square wave (Fig. 26), is perceived by the digital indicator 6 and turns it on
врем рабочего полупериода. В течение полупериода ток от напр жени питани сегмента минус через зар дный резистор R зар жает накопительно-запоминающий конденсатор С блока 7 формировани и оперативной пам ти напр жени автокомпенсации . Посто нна времени т3 RC зар да конденсатора выбрана таким образом, чтобы приращение напр жени компенсации на конденсаторе С за врем действи рабочих (зар дных) полупериодов напр жени питани сегмента -, равного времени цикла обновлени информации АЦП, не превышало величины, соответствующей примерно половине единицы младшего разр да индикатора 4. Это необходимо дл предотвращени эффекта перекомпенсации , т.е. дл обеспечени м гкого входа в зону стабилизации, равную, примерно, i 0,5 ед.мл. разр да (фиг. 2а).working half-time. During the half-cycle, the current from the supply voltage of the segment minus through the charging resistor R charges the storage-storage capacitor C of the unit 7 of the formation and random access memory of the voltage compensation voltage. The time constant t3 RC of the capacitor charge is selected so that the increment of the compensation voltage at the capacitor C during the operation (working) half-periods of the supply voltage of the segment - equal to the ADC information update cycle time does not exceed a value corresponding to about half a unit low-order indicator 4. This is necessary to prevent the effect of over-compensation, i.e. to provide a soft entry into the stabilization zone equal to approximately i 0.5 unit ml. discharge (Fig. 2a).
Показани сегментно-цифрового индикатора А при этом постепенно уменьшаютс по абсолютной величине по мере нарастани компенсирующего напр жени и, наконец , наступает момент ti, когда индикатор 4 показывает нули, а сегмент минус гаснет. В этот момент вход схемы 5 компенсации автоматически отключаетс в св зи с исчезновением напр жени питани сегмента -.In this case, the readings of the segment-digital indicator A gradually decrease in absolute value as the compensating voltage increases and, finally, the moment ti occurs when indicator 4 shows zeros and the minus segment goes out. At this point, the input of the compensation circuit 5 is automatically turned off due to the disappearance of the supply voltage of segment -.
Таким образом, начина с момента ti, устройство готово к операции измерени . Если измерений не последовало, конденсатор С начинает разр жатьс в резистивную цепь сумматора 8. Посто нна тр разр да, равна С RЈ, где RЈ - входное сопротивление сумматора, такова, что скорость разр да (потери компенсационного напр жени ) несколько превышает наибольшую скорость дрейфа нул информационно-измерительного тракта. Поскольку описываемое устройство относитс к классу устройств с медленным дрейфом нулевого уровн , посто нна времени разр да гр велика и может составл ть единицы минут и более. При снижении компенсирующего напр жени Vk(см. фиг, 2а)доуровн 0,5 ед.мл.р. (моменты t2.14) вновь зажигаетс сегмент - (при этом на табло индикатора 4 продолжают высвечиватьс нули), напр жение питани сегмента - вновь включает схему компенсации 5 через цифровой индикатор б, конденсатор С блока 7. зар жа сь током от напр жени питани сегмента -, вновь входит в упом нутую выше зону стабилизации , после чего исчезает свечение сегмента - в св зи с прекращением его питани м устройство снова готово к проведению измерени (моменты ts, ts, фиг 2а).Thus, starting at time ti, the device is ready for a measurement operation. If no measurements were made, the capacitor C starts to discharge into the resistor circuit of the adder 8. The constant of three bits is equal to C RЈ, where RЈ is the input resistance of the adder, such that the discharge rate (loss of the compensation voltage) slightly exceeds the highest drift velocity zero information-measuring path. Since the described device belongs to the class of devices with a slow drift of the zero level, the time constant of the discharge column is large and can be several minutes or more. With a decrease in the compensating voltage Vk (see Fig. 2a), a sub-level of 0.5 unit ml. (moments t2.14) the segment is again lit - (while zeros continue to be displayed on the indicator 4 display), the segment power supply voltage - again switches on the compensation circuit 5 via digital indicator b, capacitor C of block 7. charging with current from the supply voltage of the segment -, again enters the stabilization zone mentioned above, after which the luminescence of the segment disappears - in connection with the termination of its power supply, the device is again ready to take measurements (moments ts, ts, Fig. 2a).
В св зи с тем, что скорость изменени компенсирующего воздействи по прин тому ранее условию выше скорости временного дрейфа нулевого уровн , обеспечиваетс Due to the fact that the rate of change of the compensating effect, according to the previously accepted condition, is higher than the speed of the temporal drift of the zero level,
динамическое (колебательное) поддержав ние с высокой точностью ( ± 0,5 ед.мл. разр да АЦП) нулевого уровн всего информационно-измерительного тракта, включа и тензодатчик, вл ющийс , какdynamic (oscillatory) maintenance with high accuracy (± 0.5 mln ADC bits) of the zero level of the entire information-measuring path, including the strain gauge, which is, as
правило, основным источником суммарной аддитивной погрешности.As a rule, the main source of the total additive error.
В момент т.6 (фиг, 2а) начала измерени измер ема нагрузка, прикладываема к си- ловоспринимающему элементу тензодатчика 1, создает на его выходе (как правило, в сигнальной диагонали моста) пропорциональное измер емому усилию напр жение, которое, в свою очередь, через сумматор 8, предварительный усилитель-преобразователь 2 и АЦП 3 в кодированном виде подаетс на сегментный цифровой индикатор 4, высвечива на нем величину измер емого,, параметра в цифровой форме в течение времени te t. После сн ти нагрузки наступает естественна пауза (t7-ts) до следующего измерени (ts - tg). Во врем паузы, вплоть до следующего измерени , устройство автоматически переходит в режим автоповерки и автокомпенсации суммарного сдвига нул At the time t.6 (Fig. 2a) of the beginning of the measurement, the measured load applied to the load sensing element of the strain gauge 1 creates at its output (as a rule, in the signal diagonal of the bridge) a voltage proportional to the measured force, which, in turn, Through the adder 8, the pre-amplifier-converter 2 and the ADC 3 in encoded form are supplied to the segment digital indicator 4, highlighting on it the value of the measured parameter in digital form for a time t t. After unloading, a natural pause occurs (t7-ts) until the next measurement (ts-tg). During a pause, until the next measurement, the device automatically switches to the auto-verification and auto-compensation mode of the total shift of zero
и его временного изменени , происшедшего за врем te -1, по алгоритму, описанному выше.and its temporary change occurring during te -1, according to the algorithm described above.
Следует особо отметить, что предлагаемое техническое решение обеспечиваетIt should be noted that the proposed technical solution provides
автоматический переход с режима автокалибровки нул в режим измерени и обратно без привлечени каких-либо дополнительных структурно-алгоритмических приемов и схемо-технических средств.automatic transition from the auto-calibration mode zero to the measurement mode and vice versa without involving any additional structural-algorithmic techniques and circuitry.
Схема автокомпенсации получаетс предельно простой (полупроводниковый вентиль , группа резисторов и конденсатор), обеспечива при этом прецизионную точность по компенсации аддитивной погрешности .The self-compensation scheme is extremely simple (a semiconductor valve, a group of resistors and a capacitor), while providing precision accuracy in compensating for the additive error.
Таким образом, в за вл емом устройстве обеспечиваетс упрощение в сравнении с прототипом конструктивной схемы приThus, in the inventive device provides simplification in comparison with the prototype of the structural scheme for
высоких точностных характеристиках устройства в целом. При этом в предлагаемом устройстве, в отличие от прототипа, нет необходимости искусственно прерывать процесс измерени (посредством мультиплексора и ключей - в прототипе) дл обеспечени процесса формировани сигнала компенсирующего воздействи , поскольку сигнал компенрации аддитивной составл ющей погрешности формируетс автоматически в естественных паузах между измерени ми , как это показано н фиг 2high accuracy characteristics of the device as a whole. Moreover, in the proposed device, unlike the prototype, there is no need to artificially interrupt the measurement process (using the multiplexer and keys in the prototype) to ensure the process of generating the signal of the compensating effect, since the compensation signal of the additive component of the error is generated automatically in natural pauses between measurements, as shown in FIG. 2
Дополнительно следует отметить, что предлагаемое решение может быть легко адаптированно к широкому классу измрри- тельных устройств с цифровой индикацией и периодическим (дискретным) характером процесса замеров Учитыва также, что предлагаемое техническое решение некритично к типу используемого датчика, по вл етс возможность существенного расширени областей его применени на практике.In addition, it should be noted that the proposed solution can be easily adapted to a wide class of measuring devices with digital indication and periodic (discrete) nature of the measurement process. Also, taking into account that the proposed technical solution is not critical to the type of sensor used, it is possible to significantly expand its areas practical application.
По предлагаемому решению возможны варианты реализации схемы 5 (см, фиг. 1) Так, если в качестве информации об аддитивной погрешности использовать не знак пол рности нулевого уровн , а факт отличи конфигурации цифры младшего разр да индикатора 4 от О, то, выполнив соответствующим образом цифровой индикатор б нэп0имер ъ виде схемы совпадени сигналов питани соответствующих сигнальных сегментов последний цифры,и не измен остальных элементов схемы 5, можно добитьс аналогичного описанному выше эффекта автокомпенсйции.According to the proposed solution, the options for implementing scheme 5 are possible (see, Fig. 1) So, if as information about the additive error we use not the sign of zero polarity, but the fact that the configuration of the low-order digit of indicator 4 differs from O, then, performing accordingly digital indicator б non imer ъ in the form of a coincidence circuit of the power signals of the corresponding signal segments of the last digit, and without changing the remaining elements of circuit 5, it is possible to achieve a similar effect of auto compensation.
На основании предложенного технического решени во ВНИИМП разработан прецизионный измеритель массы тела человека , в котором удалось снизить величину погрешности от начального технологического уровн смещени нул и его дрейфа во времени в 3-5 раз Это позволило простыми средствами до&итьс высокой результирующей точности прибора ± 0,05 - 0 1 % в диапазоне измерени массы 0-150 кгBased on the proposed technical solution, the VNIIMP developed a precision measuring instrument for human body mass, in which it was possible to reduce the error from the initial technological level of zero displacement and its drift in time by 3-5 times. This made it possible by simple means to achieve a high resulting accuracy of the instrument of ± 0, 05 - 0 1% in the range of measurement of mass 0-150 kg
Испытани экспериментальных образцов прибора подтвердили рысокие харэктепистики за вл емого изобретени . Использование изобретени планируетс в комплексе средств дл диспансеризации населени . Tests of experimental samples of the device confirmed trotter harectepystics of the claimed invention. The use of the invention is planned in a complex of means for medical examination of the population.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904847793A RU1781565C (en) | 1990-07-09 | 1990-07-09 | Strain measurement device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904847793A RU1781565C (en) | 1990-07-09 | 1990-07-09 | Strain measurement device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1781565C true RU1781565C (en) | 1992-12-15 |
Family
ID=21525658
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904847793A RU1781565C (en) | 1990-07-09 | 1990-07-09 | Strain measurement device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1781565C (en) |
-
1990
- 1990-07-09 RU SU904847793A patent/RU1781565C/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Лолунов Ю.Л.. Нальченко В.Д. Цифровые измерительно-управл ющие устройства тензометрических весов и дозаторов. М.: Энергоатомиздат, 1986, с 105-106, рис, 4.14. Там же, с 116-123. рис. 422. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4459546A (en) | Electronic kilowatthour meter | |
US4006413A (en) | Field instrument for measurement of AC voltage fluctuations | |
EP0240102A2 (en) | Power meter having self-test function | |
US4417631A (en) | Zero tracking circuit for electronic weighing scale | |
RU1781565C (en) | Strain measurement device | |
US3977484A (en) | Electronic scale apparatus with dead weight calculating means | |
US3728625A (en) | Digital indicator with pulse multiplier for providing continous full scale resolution | |
SU762171A1 (en) | A-d-conversion method and apparatus | |
SU855990A1 (en) | Digital meter of negative increments of analogue signal | |
SU1215038A1 (en) | Apparatus for measuring amplitude of alternating current voltage | |
SU1690194A1 (en) | Method of testing the bipolar digital-analog converters | |
SU1635028A1 (en) | Device for measuring metal structure residual life span | |
SU1449913A1 (en) | Apparatus for measuring signals of bridge-type transducers | |
SU1164558A1 (en) | Digital meter for strain-measuring balance | |
SU734773A1 (en) | Method of converting displacement into code | |
SU756299A1 (en) | Digital voltmeter | |
SU813279A1 (en) | Device for mains voltage fluctuation monitoring | |
SU1719926A1 (en) | Device for temperature measuring | |
SU1114900A1 (en) | Device for measuring temperature | |
SU721756A1 (en) | Digital voltmeter of ac voltage | |
SU911164A1 (en) | Digital device for strain-gauge balance | |
RU1793199C (en) | Strain gage | |
SU1101684A1 (en) | Digital instrument for strain-gauge balance | |
SU712766A1 (en) | Digital voltage meter | |
SU934233A1 (en) | Digital device for strain-gauge balance |