RU2265229C2 - Circuit for processing signal from strain-resistive sensor - Google Patents
Circuit for processing signal from strain-resistive sensor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2265229C2 RU2265229C2 RU2003130112/28A RU2003130112A RU2265229C2 RU 2265229 C2 RU2265229 C2 RU 2265229C2 RU 2003130112/28 A RU2003130112/28 A RU 2003130112/28A RU 2003130112 A RU2003130112 A RU 2003130112A RU 2265229 C2 RU2265229 C2 RU 2265229C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- voltage
- inverting input
- gate
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Force In General (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относятся к области электроизмерительной техники может использоваться и аналого-цифровых преобразователях.The invention relates to the field of electrical engineering can be used and analog-to-digital converters.
Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является схема обработки сигнала с тонкопленочного датчика давления, содержащая датчик давления, источник опорного напряжения, АЦП, фильтр, выполненный на конденсаторе и двух резисторах, измерительный усилитель выполненный на двух операционных усилителях (ОУ) [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, an ADC, a filter made on a capacitor and two resistors, a measuring amplifier made on two operational amplifiers (OA) [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.
Задача изобретения является повышение точности преобразования.The objective of the invention is to improve the accuracy of conversion.
Поставленная задача достигается тем, что в схему обработки сигнала с тензодатчика, содержащая, АЦП, первый источник опорного напряжения, измерительный усилитель (ИУ), состоящий из первою и второго ОУ, два резистора, выполняющих роль плеча в мостовом включении с тензодатчиком, причем напряжение с первого источника опорного напряжения поступает на вход двух резисторов и на вход тензодатчика, напряжение с тензодатчика поступает на неинвертирующий вход первого ОУ, а напряжение с двух резисторов поступает на неинвертирующий вход второго ОУ измерительного усилителя, дополнительно введены третий ОУ в измерительный усилитель, схема коррекции дрейфа нуля, содержащая четвертый и пятый ОУ, ключ, резистор и конденсатор, схема анализатора нажатия на тензодатчик, содержащая второй и третий источник опорного напряжения, первый и второй компаратор, логический элемент И-НЕ, логический элемент ИЛИ, логический элемент И и таймер.This object is achieved by the fact that in the signal processing circuit from the load cell, containing, the ADC, the first reference voltage source, a measuring amplifier (DUT), consisting of the first and second op-amps, two resistors that act as a shoulder in the bridge connection with the load cell, and the voltage with the first source of the reference voltage is supplied to the input of two resistors and to the input of the strain gauge, the voltage from the strain gauge is supplied to the non-inverting input of the first op-amp, and the voltage from two resistors is fed to the non-inverting input of the second op-amp measuring amplifier, a third op-amp is additionally introduced into the measuring amplifier, a zero drift correction circuit containing the fourth and fifth op-amps, a key, a resistor and a capacitor, a strain gauge analyzer circuit containing a second and third reference voltage source, a first and second comparator, and -NOT, logical element OR, logical element AND and timer.
Выходы первого и второго ОУ соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входом третьего ОУ, выход третьего ОУ является выходом измерительного усилителя и соединен с аналоговым входом АЦП и инвертирующим входом компаратора, выполненного на четвертом ОУ, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, выход четвертою ОУ через ключ соединен со входом резистора, с выхода которого напряжение заряжает емкость конденсатора и поступает на неинвертирующий вход пятого ОУ, выход которого через резистор соединен с неинвертирующим входом третьего ОУ измерительного усилителя. Положительное напряжение с второго источника опорного напряжения поступает на неинвертирующий вход первого компаратора, а на инвертирующий вход первого компаратора поступает напряжение с выхода третьего ОУ измерительною усилителя, отрицательное напряжение с третьего источника опорного напряжения поступает на инвертирующий вход второго компаратора, а на неинвертирующий вход второго компаратора поступает напряжение с выхода третьего ОУ измерительного усилителя, выходы первого и второго компаратора соединены с входами логического элемента И-НЕ, выход которого соединен с входом логического элемента ИЛИ, на другой вход которого поступают импульсы коррекции дрейфа нуля, выход логическою элемента ИЛИ соединен с входом логического элемента И, другой вход которого соединен с выходом таймера, а выход логическою элемента И соединен с управляющим входом ключа.The outputs of the first and second op-amps are connected respectively to the non-inverting and inverting input of the third op-amp, the output of the third op-amp is the output of the measuring amplifier and connected to the analog input of the ADC and the inverting input of a comparator made on the fourth op-amp, the non-inverting input of which is connected to the common bus, the output of the fourth op-amp through the key is connected to the input of the resistor, from the output of which the voltage charges the capacitance of the capacitor and enters the non-inverting input of the fifth op-amp, the output of which is connected through the resistor to the non-invert uyuschim input of the third op-amp instrumentation amplifier. The positive voltage from the second reference voltage source is supplied to the non-inverting input of the first comparator, and the voltage from the output of the third op-amp by the measuring amplifier is supplied to the inverting input of the first op-amp, the negative voltage from the third reference voltage source is supplied to the inverting input of the second comparator, and to the non-inverting input of the second comparator voltage from the output of the third op-amp of the measuring amplifier, the outputs of the first and second comparator are connected to the inputs of the logical AND-NOT element, the output of which is connected to the input of the OR logic element, to the other input of which pulses of zero drift correction are received, the output of the OR logic element is connected to the input of the AND logical element, the other input of which is connected to the timer output, and the output of the AND element is connected to control key input.
На чертеже представлена функциональная схема обработки сигнала с тензодатчика. Устройство содержит тензодатчик 1, источник опорного напряжения 3, два резистора 2, измерительным усилитель 4, состоящий из 5, 9, 13 ОУ, 6, 7, 10, 11, 12, 14 резистора, схемы коррекции дрейфа нуля 31, состоящий из 15, 21 ОУ, 16, 17, 19, 22 резистора, ключа 18, и конденсатора 20, и схемы анализатора нажатия на тензодатчик 32, состоящий из 23, 24 источника опорного напряжения, 25, 30 компаратора, логических элементов И-НЕ-26, ИЛИ-27, И-28, а также таймер 29, и АЦП 33.The drawing shows a functional diagram of the signal processing from the strain gauge. The device contains a load cell 1, a reference voltage source 3, two resistors 2, a measuring amplifier 4, consisting of 5, 9, 13 op-amp, 6, 7, 10, 11, 12, 14 resistors, a zero drift correction circuit 31, consisting of 15, 21 OA, 16, 17, 19, 22 of the resistor, key 18, and capacitor 20, and the analyzer circuit pressing the strain gauge 32, consisting of 23, 24 of the reference voltage source, 25, 30 of the comparator, AND-NOT-26 logic gates, OR -27, I-28, as well as timer 29, and ADC 33.
Напряжение с первого источника опорного напряжения поступает на два резистора 2 и на вход тензодатчика 1, напряжение с двух резисторов поступает на неинвертирующий вход ОУ 5, напряжение с тензодатчика поступает на инвертирующий вход ОУ 9. Выход с ОУ 5 через резистор 10 соединен с инвертирующим входом ОУ 13, а выход с ОУ 9 через резистор 11 соединен с неинвертирующим входом ОУ 13. Резисторы 6, 7, 8, 10, 11, 12, 14 влияют на общий коэффициент усиления измерительного усилителя 4. Выходное напряжение с ОУ 13 поступает на вход АЦП 33, и инвертирующий вход ОУ 15, схемы коррекции дрейфа нуля 31, выход с ОУ 15 соединен с входом делителя напряжения 16, 17, напряжение с которого поступает на вход ключа 18, с выхода ключа напряжение коррекции поступает на вход резистора 19, с выхода которого напряжение коррекции поступает на конденсатор 20 и на неинвертирующий вход ОУ 21, с выхода ОУ 21 напряжение коррекции через резистор 22 поступает на неинвертирующий вход ОУ 13 измерительного усилителя 4. А также выход ОУ 13 соединен с инвертирующим входом компаратора 25 и неинвертирующим входом компаратора 30. Положительное напряжение с источника опорного напряжения 23 поступает на неинвертирующий вход компаратора 25, а отрицательное напряжение с источника опорного напряжения 24 поступает на инвертирующий вход компаратора 30. Выходы с компараторов 25 и 30 соединены соответственно с входами логического элемента И-НЕ-26, выход с которого соединен с входом логического элемента ИЛИ-27 на другой вход логического элемента ИЛИ-27, поступают импульсы коррекции дрейфа нуля. Выход с логического ИЛИ-27 соединен с одним из входов логического элемента И 28, на другой вход логического элемента И 28 поступает с таймера 29 отрицательный импульс длительностью 20 сек.The voltage from the first source of the reference voltage is supplied to two resistors 2 and to the input of the strain gauge 1, the voltage from two resistors is supplied to the non-inverting input of the op-amp 5, the voltage from the strain gauge is supplied to the inverting input of the op-amp 9. The output from the op-amp 5 through resistor 10 is connected to the inverting input of the op-amp 13, and the output from the op amp 9 through a resistor 11 is connected to the non-inverting input of the op amp 13. Resistors 6, 7, 8, 10, 11, 12, 14 affect the overall gain of the measuring amplifier 4. The output voltage from the op amp 13 is fed to the input of the ADC 33 , and the inverting input of the OS 15, circuits zero drift correction 31, the output from the OS 15 is connected to the input of the voltage divider 16, 17, the voltage from which is supplied to the input of the key 18, from the output of the key the correction voltage is supplied to the input of the resistor 19, from the output of which the correction voltage is supplied to the capacitor 20 and to the non-inverting the input of the op-amp 21, from the output of the op-amp 21, the correction voltage through the resistor 22 is supplied to the non-inverting input of the op-amp 13 of the measuring amplifier 4. And the output of the op-amp 13 is connected to the inverting input of the comparator 25 and the non-inverting input of the comparator 30. Positive voltage with the reference voltage source 23 is supplied to the non-inverting input of the comparator 25, and the negative voltage from the reference voltage source 24 is supplied to the inverting input of the comparator 30. The outputs from the comparators 25 and 30 are connected respectively to the inputs of the AND-NOT-26 logic element, the output of which is connected to the input logical element OR-27 to another input of the logical element OR-27, impulses of zero drift correction are received. The output from the logical OR-27 is connected to one of the inputs of the logical element And 28, to the other input of the logical element And 28 receives a negative pulse from the timer 29 for a duration of 20 seconds.
Схема обработки сигнала с тензодатчика работает следующим образом. При подаче питания ни схему таймер 29 вырабатывает отрицательный импульс длительностью 20 сек. За это время все переходные процессы, проходящие в измерительном усилителе 4, установятся при условии, что в это время не будет нажат тензодатчик 1. При ненажатом тензодатчике 1 напряжение на входах измерительного усилителя (ИУ) 4 будет одинаково, а напряжение на выходе (ИУ) 4 равно напряжению дрейфа нуля (ИУ) 4. Это напряжение поступает на вход компараторов 25, 30, а на другие входа компараторов 25, 30 поступает напряжение с источников опорного напряжения 23, 24, это напряжение устанавливается немного больше напряжения дрейфа нуля (ИУ) 4, при этом на выходе компараторов 25,30 будет логическая единица, которая поступает на вход логического элемента И-НЕ 26, с выхода которого логический нуль поступает на вход логического элемента ИЛИ 27, разрешая прохождение импульсов коррекции, которые поступают на другой вход логического элемента ИЛИ 27, с выхода которого импульсы коррекции проходят через логический элемент И 28 и поступают на управляющий вход ключа 18, что позволило производить коррекцию дрейфа нуля (ИУ) 4, при ненажатом тензодатчике 1. При нажатии на тензодатчик 1 напряжение с тензодатчика 1 изменяется за счет изменения сопротивления тензодатчика 1. При этом на входах (ИУ) 4 появляется разница напряжений, которая умножается на коэффициент усиления (ИУ) 4, с выхода которого положительное или отрицательное напряжение поступает на входы компараторов 25, 30 и, как только напряжение будет больше опорного напряжения, поступающего с источников опорного напряжения 23, 24, сработает один из компараторов 25, 30, с выхода которого логический нуль, поступая на вход логического элемента И-НЕ 26, с выхода которого логическая единица, поступая на вход логического элемента ИЛИ 27, запретит прохождение импульсов коррекции дрейфа нуля, поступающих на другой вход ИЛИ 27. Длительность импульсов коррекции можно изменять в пределах от 10 мс до 14 мс с периодом следования 4 сек. На выходе ОУ 15 напряжение будет +15В, либо -15В, которое поступает на вход делителя напряжения на резисторах 16, 17 и далее на вход ключа 18, с выхода которого напряжение поступает на вход резистора 19, с выхода которого напряжение поступает на конденсатор 20, и неинвертирующий вход ОУ 21, выход которого соединен с неинвертирующим входом ОУ 13. Резистор 19 и конденсатор 20 рассчитываются по формуле 1.The signal processing circuit from the load cell works as follows. When power is applied to either circuit, timer 29 generates a negative pulse lasting 20 seconds. During this time, all transients occurring in the measuring amplifier 4 will be established provided that the load sensor 1 is not pressed at this time. When the load sensor 1 is not pressed, the voltage at the inputs of the measuring amplifier (DUT) 4 will be the same, and the output voltage (DUT) 4 is equal to the voltage of zero drift (DUT) 4. This voltage is supplied to the input of the comparators 25, 30, and the voltage from the reference voltage sources 23, 24 is supplied to the other inputs of the comparators 25, 30, this voltage is set slightly higher than the voltage of zero drift (DUT) 4 at the same time de comparators 25.30 there will be a logical unit that goes to the input of the AND-26 logic element, from the output of which a logical zero goes to the input of the OR gate 27, allowing the passage of correction pulses that go to the other input of the OR gate 27, from the output whose correction impulses pass through the AND 28 logic element and are supplied to the control input of the key 18, which made it possible to correct the zero drift (DUT) 4, when the load cell 1 is not pressed. When the load cell 1 is pressed, the voltage from the load cell 1 ism changes due to a change in the resistance of the strain gauge 1. At the same time, a voltage difference appears at the inputs (DUT) 4, which is multiplied by the gain (DUT) 4, from the output of which a positive or negative voltage goes to the inputs of the comparators 25, 30 and, as soon as the voltage is more than the reference voltage coming from the sources of the reference voltage 23, 24, one of the comparators 25, 30 will work, the output of which is a logical zero, fed to the input of the logical element AND-NOT 26, the output of which is a logical unit, fed to the input log 27 chemical elements or disallow the passage of the zero drift correction pulses arriving at the other input of OR 27. The correction pulse duration can be varied in the range from 10 ms to 14 ms with a repetition period of 4 seconds. At the output of the OS 15 the voltage will be + 15V, or -15V, which is fed to the input of the voltage divider on the resistors 16, 17 and then to the input of the key 18, from the output of which the voltage goes to the input of the resistor 19, from the output of which the voltage goes to the capacitor 20, and the non-inverting input of the op-amp 21, the output of which is connected to the non-inverting input of the op-amp 13. The resistor 19 and the capacitor 20 are calculated by the formula 1.
τ=RCτ = RC
Зная напряжение, которое поступает с делителя 16, 17, и длительность импульсов коррекции при постоянной емкости конденсатора 20, равным 32 мкФ, определяем номинал резистора 19, исходя из значения напряжения, до которого мы будем заряжать емкость конденсатора 20. Таким образом, введение новых элементов, третьего ОУ, схемы коррекции дрейфа нуля, состоящей из четвертого и пятого ОУ, ключа, резистора и конденсатора, a также схемы анализатора нажатия на тензодатчик, состоящей из второго и третьего источника опорного напряжения, первого и второго компаратора, логических элементов И-НЕ, ИЛИ, И и таймера, позволяет повысить точность обработки сигнала с тезодатчика.Knowing the voltage that comes from the divider 16, 17, and the duration of the correction pulses with a constant capacitor 20 equal to 32 μF, we determine the value of the resistor 19 based on the voltage value to which we will charge the capacitor 20. Thus, the introduction of new elements , the third op-amp, the zero-drift correction circuit, consisting of the fourth and fifth op-amp, key, resistor and capacitor, as well as the analyzer of pressing the strain gauge, consisting of the second and third voltage reference sources, the first and second computers Ator, AND gates, NOT, OR, AND and timer, allows you to increase the accuracy of signal processing with tezodatchika.
Источники информацииSources of information
1. Пат. Германии № 19531386, G 01 L 9/04 (прототип).1. Pat. Germany No. 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. Taurus. DAC and ADC chips. Energoatomizdat, 1990
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003130112/28A RU2265229C2 (en) | 2003-10-14 | 2003-10-14 | Circuit for processing signal from strain-resistive sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003130112/28A RU2265229C2 (en) | 2003-10-14 | 2003-10-14 | Circuit for processing signal from strain-resistive sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003130112A RU2003130112A (en) | 2005-04-10 |
RU2265229C2 true RU2265229C2 (en) | 2005-11-27 |
Family
ID=35611344
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003130112/28A RU2265229C2 (en) | 2003-10-14 | 2003-10-14 | Circuit for processing signal from strain-resistive sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2265229C2 (en) |
-
2003
- 2003-10-14 RU RU2003130112/28A patent/RU2265229C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2003130112A (en) | 2005-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2764649T3 (en) | Measurement bridge arrangement with improved error detection | |
Sreenath et al. | A resistive sensor readout circuit with intrinsic insensitivity to circuit parameters and its evaluation | |
KR20150045371A (en) | Semiconductor device and electronic control device | |
US20220412817A1 (en) | Method For Monitoring The Function of a Capacitive Pressure Measurement Cell | |
RU2265229C2 (en) | Circuit for processing signal from strain-resistive sensor | |
CN108982991B (en) | Evaluation circuit for a capacitive acceleration sensor and device for detecting acceleration | |
US4361839A (en) | Charge source multiplexing | |
RU162372U1 (en) | MICROCONTROLLER ADC USING THE TRANSITION PROCESS IN THE RC CIRCUIT | |
RU2377580C1 (en) | Device for measurement of electrical insulation resistance | |
RU2223507C2 (en) | Circuit to process signal from strain-gauge transducer to serial code | |
JP3765915B2 (en) | Amplifier temperature zero point correction device | |
RU186107U1 (en) | Sensor signal transducer in pressure sensor | |
RU2757852C1 (en) | Converter of voltage of analogue sensor to frequency or duty cycle | |
Nawito et al. | A programmable energy efficient readout chip for a multiparameter highly integrated implantable biosensor system | |
Petrellis et al. | Capacitive sensor estimation based on self-configurable reference capacitance | |
CN114778626B (en) | Glucose sensor signal conditioning circuit | |
CN110998338A (en) | Method for determining an electrical parameter and measuring device for determining an electrical parameter | |
RU2173858C1 (en) | Device for measuring small resistance values | |
SU855534A1 (en) | Device for measuring direct-current resistance | |
SU1753307A1 (en) | Multichannel temperature signalling apparatus | |
RU73074U1 (en) | LIGHT FREQUENCY CONVERTER | |
SU949807A1 (en) | A-d converter | |
RU2304283C1 (en) | Device for transforming value of force to voltage | |
Jamshir et al. | A Novel Direct Digitizer for Leaky Differential Capacitive Sensors using Phase Sensitive Integration | |
SU1184094A1 (en) | Digital parallel-sequential balancing voltmeter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171015 |