RU2223507C2 - Circuit to process signal from strain-gauge transducer to serial code - Google Patents

Circuit to process signal from strain-gauge transducer to serial code Download PDF

Info

Publication number
RU2223507C2
RU2223507C2 RU2001127547/09A RU2001127547A RU2223507C2 RU 2223507 C2 RU2223507 C2 RU 2223507C2 RU 2001127547/09 A RU2001127547/09 A RU 2001127547/09A RU 2001127547 A RU2001127547 A RU 2001127547A RU 2223507 C2 RU2223507 C2 RU 2223507C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
key
voltage
measuring amplifier
Prior art date
Application number
RU2001127547/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001127547A (en
Inventor
вин А.Н. Т
А.Н. Тявин
Original Assignee
Открытое акционерное общество Раменское приборостроительное конструкторское бюро
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество Раменское приборостроительное конструкторское бюро filed Critical Открытое акционерное общество Раменское приборостроительное конструкторское бюро
Priority to RU2001127547/09A priority Critical patent/RU2223507C2/en
Publication of RU2001127547A publication Critical patent/RU2001127547A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2223507C2 publication Critical patent/RU2223507C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Force In General (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

FIELD: electric measurement technology. SUBSTANCE: circuit to process signal from strain-gauge transducer has two resistors 4 in bridge connection with strain-gauge transducer, measuring amplifier 26 which output is connected to input of analog-to-digital computer 29, zero drift correction circuit 3 comprising keys 5, 6 , 22, amplifiers 18, 19, 21, one of them being coupled through key 22 and resistor 23 to capacitor 24 and to voltage follower 25 which output is connected to input of measuring amplifier 26. Voltage from two resistors 4 is fed to input of operational amplifier 9 of measuring amplifier 28 and to input of key 5, voltage from strain-gauge transducer goes to input of key 6 which output is connected to output of key 5 and input of operational amplifier 10 of measuring amplifier 26. Correction pulses are fed to control inputs of keys 5 and 22 and to control input of key 6 through inverter 7. Circuit also incorporates generator 32, counter 33, decoder 34, 4AND gate 35 which can change length of correction pulses. EFFECT: raised processing accuracy. 2 dwg

Description

Изобретение относятся к области электроизмерительной техники и может использоваться в аналого-цифровых преобразователях [2, 3]. The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in analog-to-digital converters [2, 3].

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является схема обработки сигнала с тонкопленочного датчика давления, содержащая датчик давления, источник опорного напряжения, фильтр, выполненный на конденсаторе и двух резисторах, АЦП, измерительный усилитель, выполненный на операционных усилителях [1]. Closest to the technical solution to the proposed one is a circuit for processing a signal from a thin-film pressure sensor containing a pressure sensor, a reference voltage source, a filter made on a capacitor and two resistors, an ADC, and a measuring amplifier made on operational amplifiers [1].

Недостатком данного устройства является наличие погрешности, вызванной дрейфом нуля измерительного усилителя. The disadvantage of this device is the presence of an error caused by a zero drift of the measuring amplifier.

Задачей изобретения является повышение точности преобразования. The objective of the invention is to improve the accuracy of conversion.

Поставленная задача достигается следующим. В схему обработки сигнала с тензодатчика, содержащую источник опорного напряжения, АЦП, измерительный усилитель (ИУ), состоящий из первого, второго и третьего операционных усилителей (ОУ) введены: схема коррекции дрейфа нуля, состоящая из четвертого и пятого ОУ, первого, второго, третьего ключей, инвертора, четырех резисторов и конденсатора, а также генератор, первый и второй счетчики, дешифратор, логический элемент 4И, логический элемент И и сдвиговый регистр. Выход тензодатчика соединен со входом третьего ключа схемы коррекции дрейфа нуля, выход с третьего ключа соединен с выходом второго ключа и неинвертирующим входом первого ОУ. Напряжение с двух резисторов поступает на вход второго ключа, и на неинвертирующий вход второго ОУ. Выход ИУ соединен с аналоговым входом АЦП, и инвертирующим входом четвертого ОУ схемы коррекции дрейфа нуля, выход которого соединен со входом первого ключа, выход которого соединен через резистор с конденсатором интегрирующий RC цепи, выход которой соединен с неинвертирующим входом пятого ОУ, выход которого соединен с неинвертирующим входом третьего ОУ ИУ. Генератор соединен со счетным входом первого счетчика, выходы первого счетчика соединены с логическим элементом И, счетным входом второго счетчика, и входом дешифратора. Выходы дешифратора соединены с управляющими входами первого и второго счетчика, логическим элементом И, логическим элементом 4И и АЦП. Выход второго счетчика соединен со входом запись в сдвиговой регистр, а выход логического элемента И соединен со входом сдвиг информации сдвигового регистра, выход логического элемента 4И соединен с управляющими входами ключей 5 и 22, а ключа 6 - через инвертор. Выход АЦП соединен с цифровым входом сдвигового регистра, выход которого является последовательным кодом и поступает на выход схемы. The task is achieved as follows. The signal processing circuit from the strain gauge, containing the reference voltage source, ADC, measuring amplifier (IU), consisting of the first, second and third operational amplifiers (OA), includes the following: zero drift correction scheme consisting of the fourth and fifth OA, the first, second, the third key, an inverter, four resistors and a capacitor, as well as a generator, first and second counters, a decoder, 4I logic element, AND logic element and a shift register. The output of the load cell is connected to the input of the third key of the zero drift correction circuit, the output from the third key is connected to the output of the second key and the non-inverting input of the first op-amp. The voltage from the two resistors goes to the input of the second switch, and to the non-inverting input of the second op-amp. The output of the DUT is connected to the analog input of the ADC, and the inverting input of the fourth DUT of the zero drift correction circuit, the output of which is connected to the input of the first switch, the output of which is connected via a resistor to the capacitor integrating the RC circuit, the output of which is connected to the non-inverting input of the fifth DUT, the output of which is connected to non-inverting input of the third OS DUT. The generator is connected to the counting input of the first counter, the outputs of the first counter are connected to the logical element AND, the counting input of the second counter, and the input of the decoder. The outputs of the decoder are connected to the control inputs of the first and second counter, the logical element And, the logical element 4I and ADC. The output of the second counter is connected to the input record in the shift register, and the output of the logical element And is connected to the input shift information of the shift register, the output of the logical element 4I is connected to the control inputs of the keys 5 and 22, and the key 6 through an inverter. The ADC output is connected to the digital input of the shift register, the output of which is a serial code and is fed to the output of the circuit.

На фиг.1 и 2 представлена функциональная схема обработки сигнала с тензодатчика в последовательный код. Устройство содержит тензодатчик 1, источник опорного напряжения 2, два резистора 4, выполняющих роль плеча в мостовом включении с тензодатчиком и напряжение с которых поступает на неинвертирующий вход ОУ 9, и на вход ключа 5. Напряжение с тензодатчика 1 поступает на вход ключа 6, выход которого соединен с выходом ключа 5 и неинвертирующим входом ОУ 10. Выходы ОУ 9, 10 соединены с входами ОУ 17 через резисторы 13, 14 соответственно. Резисторы 8, 11, 12, 13, 14, 15, 16 влияют на общий коэффициент усиления ИУ 26. Выходное напряжение с ОУ 17 ИУ поступает на аналоговый вход АЦП, с выхода которого цифровой код поступает на вход сдвигового регистра 30, с выхода которого последовательный код поступает на выход схемы. Также выход ОУ 17 соединен с инвертирующим входом ОУ 21, выход которого соединен со входом ключа 22. Выход ключа 22 соединен с резистором 23, с выхода которого напряжения коррекции поступает на конденсатор 24 и на неинвертирующий вход ОУ 25, выход которого соединен через резистор 20 с неинвертирующим входом ОУ 17 ИУ 26. Генератор 32 соединен со счетным входом счетчика 33, выходы которого соединены с логическим элементом И 27, счетчиком 28, дешифратором 34. Выход логического элемента И 27 соединен с управляющим входом сдвигового регистра 30, а выход счетчика 28 соединен со входом запись сдвигового регистра 30. Выходы дешифратора 34 соединены с логическим элементом И 27, счетчиком 28, логическим элементом 4И 31 и счетчиком 33. Выход логического элемента 4И 31 соединен с управляющими входами ключей 5, 6, 22, причем управление на ключ 6 поступает через инвертор 7. Figure 1 and 2 presents a functional diagram of the processing of the signal from the load cell into a serial code. The device contains a strain gauge 1, a reference voltage source 2, two resistors 4 acting as a shoulder in a bridge connection with a strain gauge and the voltage from which is supplied to the non-inverting input of the OS 9 and to the input of the key 5. The voltage from the strain gauge 1 is supplied to the input of the key 6, output which is connected to the output of the key 5 and the non-inverting input of the op-amp 10. The outputs of the op-amps 9, 10 are connected to the inputs of the op-amps 17 through resistors 13, 14, respectively. Resistors 8, 11, 12, 13, 14, 15, 16 affect the overall gain of the IU 26. The output voltage from the OU 17 of the IU goes to the analog input of the ADC, from the output of which a digital code goes to the input of the shift register 30, the output of which is serial the code goes to the output of the circuit. The output of the op-amp 17 is connected to the inverting input of the op-amp 21, the output of which is connected to the input of the key 22. The output of the key 22 is connected to the resistor 23, from the output of which the correction voltage is supplied to the capacitor 24 and to the non-inverting input of the op-amp 25, the output of which is connected through the resistor 20 s the non-inverting input of the op-amp 17 of the IU 26. The generator 32 is connected to the counting input of the counter 33, the outputs of which are connected to the logical element And 27, the counter 28, the decoder 34. The output of the logical element And 27 is connected to the control input of the shift register 30, and the output of the counter 28 a shift register record 30 is connected to the input. The outputs of the decoder 34 are connected to the logic element AND 27, the counter 28, the logic element 4I 31 and the counter 33. The output of the logic element 4I 31 is connected to the control inputs of the keys 5, 6, 22, and control by key 6 enters through the inverter 7.

Схема обработки сигнала с тензодатчика в последовательный код работает следующим образом. The processing circuit of the signal from the load cell into a serial code works as follows.

При не нажатии на тензодатчик 1 на выходе ИУ 26 напряжение равно разности напряжений на входе ИУ 26, умноженное на коэффициент усиления ИУ 26. При нажатии на тензодатчик 1 разность напряжений на входе ИУ 26 увеличивается и умножается на коэффициент усиления ИУ 26. С выхода ИУ 26 напряжение поступает на АЦП 29, где по импульсу ПАУЗА длительностью 160 мкс, поступающему с дешифратора 34, происходит преобразование напряжения в параллельный код и одновременно запуск счетчика 28, который вырабатывает импульс ЗАПИСИ в сдвиговый регистр 30. Управление на сдвиговый регистр 30 поступает с выхода логического элемента И 27, на входы которого поступают импульсы сдвига со счетчика 33, и управляющий импульс ПАУЗА, поступающим с дешифратора 34. Последовательный код с выхода сдвигового регистра 30 поступает на выход схемы. If you do not click on the load cell 1 at the output of the IU 26, the voltage is equal to the voltage difference at the input of the IU 26, multiplied by the gain of the IU 26. When you click on the load sensor 1, the voltage difference at the input of IU 26 increases and multiplies by the gain of IU 26. From the output of IU 26 the voltage is supplied to the ADC 29, where, according to the PAUSE pulse of 160 μs duration coming from the decoder 34, the voltage is converted to a parallel code and, at the same time, the counter 28 starts, which generates a RECORD pulse in the shift register 30. Shear control vy register 30 is output from the AND gate 27, the inputs of which receives shift pulses from the counter 33, and PAUSE control pulse coming from the decoder 34. The serial read output of shift register 30 is supplied to the output circuit.

Сдвиг параллельного кода в последовательный происходит в течении 640 мкс, в это же время происходит коррекция дрейфа нуля ИУ 26. Длительность импульсов коррекции можно изменять в пределах от 160 мкс до 640 мкс, с помощью логического элемента 4И 35, с выхода которого импульсы коррекции дрейфа нуля поступают на входы управления ключей 5 и 22, а также на вход управления ключа 6 через инвертор 7. Ключи 5 и 22 открываются, а ключ 6, закрывается. Таким образом, напряжение дрейфа нуля с выхода ИУ 26 поступает на вход инвертирующего усилителя 21 с коэффициентом усиления, равным единице. Выходное напряжение инвертирующего усилителя 21 поступает на вход открытого ключа 22. Напряжение дрейфа нуля с выхода ключа 22 поступает на конденсатор 24, через резистор 23 и далее поступает на вход повторителя напряжения, выполненного на ОУ 25, выход которого соединен со входом ИУ 26 и, тем самым, компенсирует напряжение дрейфа нуля на выходе ИУ 26. The parallel to serial code shift occurs within 640 μs, at the same time the correction of the zero drift of the IU 26 takes place. The duration of the correction pulses can be changed from 160 μs to 640 μs using the logic element 4I 35, from the output of which the zero drift correction pulses enter the control inputs of the keys 5 and 22, as well as the control input of the key 6 through the inverter 7. The keys 5 and 22 are opened, and the key 6 is closed. Thus, the voltage of the zero drift from the output of the IU 26 is fed to the input of the inverting amplifier 21 with a gain equal to unity. The output voltage of the inverting amplifier 21 is supplied to the input of the public key 22. The voltage of the zero drift from the output of the key 22 is supplied to the capacitor 24, through the resistor 23 and then fed to the input of the voltage follower made on the ОУ 25, the output of which is connected to the input of the ИУ 26 and, thereby compensates for the zero drift voltage at the output of the IU 26.

Таким образом, введение схемы коррекции дрейфа нуля, генератора, счетчика, дешифратора, логического элемента 4И позволяет значительно повысить точность преобразования. Thus, the introduction of a zero drift correction scheme, a generator, a counter, a decoder, a 4I logic element can significantly increase the accuracy of the conversion.

Источники информации
1. Патент Германии 19531386, G 01 L 9/04 (прототип).Sources of information
1. German patent 19531386, G 01 L 9/04 (prototype).

2. B. C. Гутников Интегральная электроника в измерительных устройствах. Энергоатомиздат, 1988 г. 2. B. C. Gutnikov Integrated electronics in measuring devices. Energoatomizdat, 1988

3. Б. Г.Федорков, В.А.Телец Микросхемы ЦАП и АЦП. Энергоатомиздат, 1990 г. 3. B. G. Fedorkov, V. A. Telets DAC and ADC chips. Energoatomizdat, 1990

Claims (1)

Схема обработки сигнала с тензодатчика, содержащая два резистора в мостовом включении с тензодатчиком, измерительный усилитель, выполненный на операционных усилителях (ОУ), выход которого соединен со входом АЦП, отличающаяся тем, что введена схема коррекции дрейфа нуля, состоящая из ключей 5, 6, 22, инвертирующего усилителя, на вход которого поступает напряжение дрейфа нуля с выхода измерительного усилителя, выход инвертирующего усилителя соединен со входом ключа 22, напряжение дрейфа нуля с которого поступает на конденсатор через резистор и далее на вход повторителя напряжения, выход которого соединен со входом измерительного усилителя для компенсации напряжения дрейфа нуля, причем напряжение с двух резисторов в мостовом включении с тензодатчиком поступает на неинвертирующий вход ОУ 9 измерительного усилителя и на вход ключа 5, напряжение с тензодатчика поступает на вход ключа 6, выход которого соединен с выходом ключа 5 и неинвертирующим входом ОУ 10 измерительного усилителя, при этом импульсы коррекции поступают на входы управления ключей 5, и 22, а на вход управления ключа 6 - через инвертор, также введены генератор, выход которого соединен со входом счетчика, выход счетчика соединен со входом дешифратора, выходы которого соединены со счетчиком и с логическим элементом 4И, с помощью которого можно изменять длительность импульсов коррекции и выход которого соединен со входом схемы коррекции дрейфа нуля, причем преобразование на АЦП происходит по импульсу ПАУЗА, поступающему с дешифратора.The signal processing circuit from the strain gauge, containing two resistors in the bridge connection with the strain gauge, a measuring amplifier made on operational amplifiers (OA), the output of which is connected to the ADC input, characterized in that a zero drift correction circuit consisting of keys 5, 6 is introduced 22, of an inverting amplifier, to the input of which there is a zero drift voltage from the output of the measuring amplifier, the output of the inverting amplifier is connected to the input of the key 22, the voltage of the zero drift from which is supplied to the capacitor through a resistor and then to the input of the voltage follower, the output of which is connected to the input of the measuring amplifier to compensate for the zero drift voltage, and the voltage from two resistors in the bridge connection with the strain gauge is supplied to the non-inverting input of the op amp 9 of the measuring amplifier and to the input of the key 5, the voltage from the strain gauge is input key 6, the output of which is connected to the output of the key 5 and the non-inverting input of the op-amp 10 of the measuring amplifier, while the correction pulses are fed to the control inputs of the keys 5, 22, and to the control input of the key 6 - through an inverter, a generator is also introduced, the output of which is connected to the input of the counter, the output of the counter is connected to the input of the decoder, the outputs of which are connected to the counter and to the logic element 4I, with which you can change the duration of the correction pulses and the output of which is connected to the input of the correction circuit zero drift, and conversion to the ADC occurs on the PAUSE pulse coming from the decoder.
RU2001127547/09A 2001-10-12 2001-10-12 Circuit to process signal from strain-gauge transducer to serial code RU2223507C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001127547/09A RU2223507C2 (en) 2001-10-12 2001-10-12 Circuit to process signal from strain-gauge transducer to serial code

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001127547/09A RU2223507C2 (en) 2001-10-12 2001-10-12 Circuit to process signal from strain-gauge transducer to serial code

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001127547A RU2001127547A (en) 2003-07-10
RU2223507C2 true RU2223507C2 (en) 2004-02-10

Family

ID=32172111

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001127547/09A RU2223507C2 (en) 2001-10-12 2001-10-12 Circuit to process signal from strain-gauge transducer to serial code

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2223507C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2419672A (en) * 2004-10-26 2006-05-03 Robin Terence Albert Stevens A strain measuring circuit comprising a resistor bridge and a differential amplifier

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2419672A (en) * 2004-10-26 2006-05-03 Robin Terence Albert Stevens A strain measuring circuit comprising a resistor bridge and a differential amplifier
GB2419672B (en) * 2004-10-26 2007-11-07 Robin Terence Albert Stevens Improved strain gauge devices

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110572157B (en) Temperature compensation method for I/F conversion circuit board
DE473877T1 (en) SENSING MEASURING DEVICE.
Nagarajan et al. An improved direct digital converter for bridge-connected resistive sensors
US4091683A (en) Single channel electrical comparative measuring system
KR100339090B1 (en) Low-frequency noise removing method and a related cmos sensing circuit
RU2242032C1 (en) Gravity meter
US4201472A (en) Apparatus for converting light signals into digital electrical signals
RU2223507C2 (en) Circuit to process signal from strain-gauge transducer to serial code
US4361839A (en) Charge source multiplexing
RU2036435C1 (en) Device for recording information
SU949807A1 (en) A-d converter
SU1580558A1 (en) Code-to-voltage converter
SU951698A1 (en) Multi-channel converter for measuring temperature
RU2249189C1 (en) Strain-gauge transducer
RU2031356C1 (en) Strain-measuring converter
RU2071063C1 (en) Invariant measuring bridge
SU1332144A1 (en) Strain measuring device
RU2265229C2 (en) Circuit for processing signal from strain-resistive sensor
SU645263A1 (en) Digital device
SU1390544A1 (en) Moisture meter
SU1495718A1 (en) Device for measuring resistance increment
RU2045055C1 (en) Multichannel device for checking liquid mediums
SU624109A1 (en) Multipurpose measuring arrangement
SU1399672A1 (en) Device for measuring fat content in milk
SU892713A1 (en) Frequency converter for strain-gauges

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161013