RU2486465C1 - Converter of linear movements into voltage - Google Patents
Converter of linear movements into voltage Download PDFInfo
- Publication number
- RU2486465C1 RU2486465C1 RU2011148762/28A RU2011148762A RU2486465C1 RU 2486465 C1 RU2486465 C1 RU 2486465C1 RU 2011148762/28 A RU2011148762/28 A RU 2011148762/28A RU 2011148762 A RU2011148762 A RU 2011148762A RU 2486465 C1 RU2486465 C1 RU 2486465C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- amplifiers
- resistor
- amplifier
- Prior art date
Links
Landscapes
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при разработке различного рода автоматизированных систем контроля, в частности, при проектировании автоматизированного измерительного комплекса, используемого для определения физико-механических свойств материалов методом кинетического индентирования.The present invention relates to measuring technique and can be used to develop various kinds of automated control systems, in particular, when designing an automated measuring complex used to determine the physicomechanical properties of materials by kinetic indentation.
Известен преобразователь величины силы воздействия в напряжение [1]. Недостатком этого преобразователя является высокая погрешность измерений малых сигналов.A known converter of the magnitude of the force of influence into voltage [1]. The disadvantage of this converter is the high measurement error of small signals.
Известен также преобразователь механических величин в напряжение с автоматической балансировкой "нуля", представляющий собой наиболее близкое техническое решение к предлагаемому изобретению [2].Also known is a converter of mechanical quantities to voltage with automatic balancing of "zero", which is the closest technical solution to the proposed invention [2].
Недостатком этого преобразователя также является высокая погрешность измерений малых сигналов. Этот недостаток значительно ограничивает функциональные возможности преобразователя.The disadvantage of this Converter is also a high measurement error of small signals. This drawback significantly limits the functionality of the converter.
Технический результат предлагаемого изобретения выражается в расширении диапазона измерений электрических величин в области малых сигналов.The technical result of the invention is expressed in expanding the measurement range of electrical quantities in the field of small signals.
Технический результат достигается за счет того, что преобразователь линейных перемещений в напряжение (фиг.1) содержит измерительный мост, состоящий из первого и второго резисторов 3 и 7 соответственно, датчика 8 линейных перемещений и компенсирующего элемента 4, а также источник 5 питания, логический элемент 2И, инструментальный усилитель 18 с подключенным к нему резистором 10, генератор 2 импульсов, двоичный счетчик 26 и выходную шину 30, причем первые выходы источника 5 питания, первого и второго резисторов 3 и 7 соответственно объединены между собой, вторые выходы источника 5 питания, датчика 8 линейных перемещений, инструментального усилителя 18 и компенсирующего элемента 4 соединены между собой и подключены к общей шине, первый выход датчика 8 линейных перемещений и второй выход второго резистора 7 связаны между собой и соединены с первым входом инструментального усилителя 18, второй вход инструментального усилителя 18 подключен к объединенным между собой первому выходу компенсирующего элемента 4 и второму выходу первого резистора 3, дополнительно содержит генератор 1 шума, логический элемент 6 НЕ, семь дополнительных инструментальных усилителей 19, 20, 21, 22, 23, 24 и 25 соответственно с подключенными к ним резисторами 11, 12, 13, 14, 15, 16 и 17 соответственно. Преобразователь линейных перемещений в напряжение также дополнительно содержит буферный регистр 27, аналоговый коммутатор 28 с цифровым управлением, фильтр 29, причем первые входы дополнительных инструментальных усилителей 19, 20, 21, 22, 23, 24 и 25 соответственно соединены между собой и подключены к связанным между собой первым выходом датчика 8 линейных перемещений, вторым выходом второго резистора 7 и первым входом инструментального усилителя 18, вторые входы дополнительных инструментальных усилителей 19, 20, 21, 22, 23, 24 и 25 соответственно также соединены между собой и подключены к объединенным между собой первому выходу компенсирующего элемента 4, второму выходу первого резистора 3 и второму входу инструментального усилителя 18, вторые выходы дополнительных инструментальных усилителей 19, 20, 21, 22, 23, 24 и 25 соответственно связаны с общей шиной, первые выходы инструментального усилителя 18 и дополнительных инструментальных усилителей 19, 20, 21, 22, 23, 24 и 25 соответственно подключены к аналоговым входам аналогового коммутатора 28, цифровыми входами управления объединенного с выходом буферного регистра 27, первый вход которого соединен с выходом двоичного счетчика 26, а второй - со связанными между собой выходом генератора 2 импульсов и входом логического элемента 6 НЕ, выход которого подключен к первому входу логического элемента 9 2И. Второй вход логического элемента 9 2И объединен с выходом генератора 1 шума, а выход - с входом двоичного счетчика 26, выход аналогового коммутатора 28 с цифровым управлением соединен с входом фильтра 29, выход которого связан с выходной шиной 30.The technical result is achieved due to the fact that the linear displacement transducer to voltage (Fig. 1) contains a measuring bridge consisting of the first and second resistors 3 and 7, respectively, a linear displacement transducer 8 and a compensating element 4, as well as a power source 5, a logic element 2I, a tool amplifier 18 with a resistor 10 connected to it, a pulse generator 2, a binary counter 26 and an output bus 30, the first outputs of the power supply 5, the first and second resistors 3 and 7, respectively, being combined between wallpaper, the second outputs of the power supply 5, the linear displacement sensor 8, the instrument amplifier 18 and the compensating element 4 are interconnected and connected to a common bus, the first output of the linear displacement sensor 8 and the second output of the second resistor 7 are interconnected and connected to the first input of the instrumental amplifier 18, the second input of the instrumentation amplifier 18 is connected to the combined first output of the compensating element 4 and the second output of the first resistor 3, further comprises a noise generator 1, logical The element 6 is NOT, seven additional instrumental amplifiers 19, 20, 21, 22, 23, 24, and 25, respectively, with resistors 11, 12, 13, 14, 15, 16, and 17 connected to them, respectively. The linear displacement to voltage converter also further comprises a buffer register 27, a digitally controlled analog switch 28, a filter 29, the first inputs of additional instrumentation amplifiers 19, 20, 21, 22, 23, 24 and 25 respectively connected to each other and connected to connected between the first output of the linear displacement sensor 8, the second output of the second resistor 7 and the first input of the instrument amplifier 18, the second inputs of the additional instrument amplifiers 19, 20, 21, 22, 23, 24 and 25, respectively, are also connected inen among themselves and are connected to the combined first output of the compensating element 4, the second output of the first resistor 3 and the second input of the instrument amplifier 18, the second outputs of the additional instrument amplifiers 19, 20, 21, 22, 23, 24 and 25, respectively, are connected to a common bus , the first outputs of the instrumentation amplifier 18 and additional instrumentation amplifiers 19, 20, 21, 22, 23, 24, and 25, respectively, are connected to the analog inputs of the analog switch 28, the digital control inputs combined with the output of the buffer Registers 27, a first input coupled to an output of the binary counter 26, and the second - with interconnected output pulse generator 2 and an input of NAND gate NO 6, whose output is connected to the first input of NAND gate 9 2I. The second input of the logic element 9 2I is combined with the output of the noise generator 1, and the output is with the input of the binary counter 26, the output of the analog switch 28 with digital control is connected to the input of the filter 29, the output of which is connected to the output bus 30.
Рассмотрим работу преобразователя линейных перемещений в напряжение (далее - преобразователь) на его конкретном применении в автоматизированном измерительном комплексе.Consider the operation of the linear displacement transducer to voltage (hereinafter referred to as the transducer) for its specific application in an automated measuring complex.
При линейных перемещениях менее одного микрометра с выхода измерительного моста на первый и второй входы всех инструментальных усилителей 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 и 25 соответственно поступает дифференциальное напряжение (Uдифф), величина которого соизмерима с величиной собственных шумов (Uшум18, Uшум 19 и так далее) инструментальных усилителей. Коэффициенты усиления (Кус) инструментальных усилителей 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 и 25 соответственно устанавливаются равнозначными и необходимой величины, используя предназначенные для этого резисторы 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 и 17 соответственно. На выходах каждого из инструментальных усилителей 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 и 25 соответственно и соответствующих им аналоговых входах аналогового коммутатора 28 будет сформировано напряжение (Uвых 18, Uвых 19 и так далее). Выходное напряжение инструментального усилителя 18 будет равно алгебраической сумме произведений Uдифф∗Кус и Кус∗Uшум 18. Выходное напряжение инструментального усилителя 19 убудет равно алгебраической сумме произведений Uдифф∗Кус и Кус∗Uшум 19 и так далее. Характеристики шума каждого из инструментальных усилителей не зависимы друг от друга, т.е. их взаимная корреляционная функция равна нулю.With linear movements of less than one micrometer from the output of the measuring bridge to the first and second inputs of all instrumentation amplifiers 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, and 25, respectively, a differential voltage (U diff ) is applied, the value of which is comparable with the value of intrinsic noise ( U noise 18, U noise 19 and so on) instrumentation amplifiers. The amplification factors (K whiskers ) of the instrumentation amplifiers 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, and 25, respectively, are set equal and necessary values using the resistors 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, and 17 intended for this respectively. At the outputs of each of the instrumentation amplifiers 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, and 25, respectively, and the corresponding analog inputs of the analog switch 28, voltage will be generated (U o 18, U o 19 and so on). The output voltage of the instrument amplifier 18 will be equal to the algebraic sum of the products U diff ∗ K us and K us ∗ U noise 18. The output voltage of the instrument amplifier 19 will decrease equal to the algebraic sum of the products U diff ∗ K us and K us ∗ U noise 19 and so on. The noise characteristics of each of the instrumentation amplifiers are independent of each other, i.e. their mutual correlation function is zero.
С выхода генератора 2 импульсов на вход логического элемента 6 НЕ и второй вход буферного регистра 27 поступает последовательность импульсов с одинаковыми периодами следования. При наличии на выходе генератора 2 импульсов логического "нуля" на первом входе логического элемента 9 2И будет установлена логическая "единица", разрешающая прохождение импульсов с выхода генератора 1 шума через логический элемент 9 2И на вход двоичного счетчика 26. Эти импульсы суммируются двоичным счетчиком 26. Код с выхода двоичного счетчика 26 (трехразрядный) поступает на первый вход буферного регистра 27. Следующая за логическим "нулем" логическая "единица" на выходе генератора 2 импульсов установит логический "ноль" на первом входе логического элемента 9 2И, который запретит прохождение импульсов с выхода генератора 1 шума на вход двоичного счетчика 26. Эта же логическая "единица", поступив на второй вход буферного регистра 27, запишет выходной код двоичного счетчика 26 в буферный регистр 27. Выходной код буферного регистра 27 поступает на цифровые входы управления аналогового коммутатора 28 с цифровым управлением и в соответствии с величиной этого кода аналоговый коммутатор 28 с цифровым управлением подключит на свой выход и соответственно вход фильтра 29 сигнал с выхода одного из восьми инструментальных усилителей 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 и 25 соответственно. Далее с приходом очередного импульса с выхода генератора 2 импульсов процесс подключения сигнала с выхода одного из восьми инструментальных усилителей 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 и 25 соответственно будет аналогичен вышеописанному. Генератор 1 шума, генератор 2 импульсов, логический элемент 6 НЕ, логический элемент 9 2И, двоичный счетчик 26 и буферный регистр 27 применительно к данному преобразователю представляют собой с некоторым допущением генератор случайных кодов. С каждым импульсом генератора 2 импульсов на вход фильтра 29 будет поступать сигнал с выходов инструментальных усилителей 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 и 25 соответственно в случайном порядке. Частота генератора 2 импульсов в данном преобразователе установлена на три порядка выше предельной частоты с первого выхода датчика 8 линейных перемещений, а коэффициент ослабления сигнала фильтром 29 на частоте генератора 2 импульсов выбран не менее 40 дБ. Таким образом, в процессе работы на выходе фильтра 29 и соответственно выходной шине 30 будет сформировано напряжение, равное алгебраической сумме Uдифф∗Кус и уменьшенное на 40 дБ Кус∗Uшум. Величина сигнала инструментальных усилителей 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 и 25 соответственно может значительно превышать уровень сигнала с первого выхода датчика 8 линейных перемещений, т.е. расширяется диапазон усиления в области малых сигналов.From the output of the pulse generator 2 to the input of the logic element 6 is NOT and the second input of the buffer register 27 receives a sequence of pulses with the same repetition periods. If there are 2 logic “zero” pulses at the output of the generator, a logical “unit” will be set at the first input of logic element 9 2I, allowing the passage of pulses from the output of noise generator 1 through logic element 2 2I to the input of binary counter 26. These pulses are summed by binary counter 26 The code from the output of the binary counter 26 (three-bit) is fed to the first input of the buffer register 27. The logical “unit” following the logical “zero” at the output of the 2-pulse generator sets a logical “zero” at the first input of the second element 9 2I, which prohibits the passage of pulses from the output of the noise generator 1 to the input of the binary counter 26. The same logical “unit”, entering the second input of the buffer register 27, writes the output code of the binary counter 26 to the buffer register 27. The output code of the buffer register 27 is supplied to the digital control inputs of the analogue switch 28 with digital control and in accordance with the value of this code, the analogue switch 28 with digital control will connect to its output and, accordingly, the input of the filter 29 the signal from the output of one of the the axes of the instrumentation amplifiers 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 and 25, respectively. Further, with the arrival of the next pulse from the output of the 2-pulse generator, the process of connecting the signal from the output of one of eight instrumental amplifiers 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, and 25, respectively, will be similar to the above. The noise generator 1, the pulse generator 2, the logic element 6 NOT, the logic element 9 2I, the binary counter 26 and the buffer register 27 are, with some assumption, a random code generator. With each pulse of the 2 pulse generator, a signal from the outputs of the instrumentation amplifiers 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, and 25, respectively, in a random order will be received at the input of the filter 29. The frequency of the 2-pulse generator in this converter is set three orders of magnitude higher than the limit frequency from the first output of the linear displacement sensor 8, and the attenuation coefficient of the signal by the filter 29 at a frequency of the 2-pulse generator is selected to be at least 40 dB. Thus, during operation, a voltage equal to the algebraic sum U diff ∗ K usd and reduced by 40 dB K us ∗ U noise will be generated at the output of the filter 29 and, accordingly, the output bus 30. The signal value of the instrumentation amplifiers 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 and 25, respectively, can significantly exceed the signal level from the first output of the linear displacement sensor 8, i.e. The gain range in the field of small signals is expanded.
Источники информацииInformation sources
[1] Патент РФ №2304283 от 16.12.2005 г.[1] RF patent No. 2304283 of December 16, 2005
[2] Патент РФ №2304284 от 21.10.2005 г.[2] RF patent No. 2304284 of October 21, 2005
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011148762/28A RU2486465C1 (en) | 2011-12-01 | 2011-12-01 | Converter of linear movements into voltage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011148762/28A RU2486465C1 (en) | 2011-12-01 | 2011-12-01 | Converter of linear movements into voltage |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011148762A RU2011148762A (en) | 2013-06-10 |
RU2486465C1 true RU2486465C1 (en) | 2013-06-27 |
Family
ID=48702328
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011148762/28A RU2486465C1 (en) | 2011-12-01 | 2011-12-01 | Converter of linear movements into voltage |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2486465C1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106772191A (en) * | 2016-11-28 | 2017-05-31 | 株洲中车时代电气股份有限公司 | A kind of method for improving current transformer control accuracy, device and current transformer |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4025847A (en) * | 1975-08-27 | 1977-05-24 | The Sippican Corporation | Measurement system including bridge circuit |
DE2307977B2 (en) * | 1973-02-17 | 1979-09-06 | Centra-Buerkle Gmbh & Co, 7036 Schoenaich | Circuit arrangement with an electrical bridge |
JPS557604A (en) * | 1978-06-20 | 1980-01-19 | Komatsu Ltd | Detector for displacement |
SU1508091A1 (en) * | 1987-10-26 | 1989-09-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов | Contactless transducer of linear displacements |
RU2071065C1 (en) * | 1993-04-13 | 1996-12-27 | Уфимский государственный авиационный технический университет | Converter for mechanical quantities into electric signal |
US20020079888A1 (en) * | 2000-12-27 | 2002-06-27 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Displacement device |
RU2296945C1 (en) * | 2005-10-21 | 2007-04-10 | Анастасия Викторовна Калмакова | Transformer of linear movements to voltage with automatic selection of spectrum |
RU2298193C1 (en) * | 2005-12-16 | 2007-04-27 | Анастасия Викторовна Калмакова | Linear movement-to digital code converter |
RU2304284C2 (en) * | 2005-10-21 | 2007-08-10 | Анастасия Викторовна Калмакова | Device for transforming mechanical values to voltage with automatic balancing of "zero" |
RU2304283C1 (en) * | 2005-12-16 | 2007-08-10 | Анастасия Викторовна Калмакова | Device for transforming value of force to voltage |
-
2011
- 2011-12-01 RU RU2011148762/28A patent/RU2486465C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2307977B2 (en) * | 1973-02-17 | 1979-09-06 | Centra-Buerkle Gmbh & Co, 7036 Schoenaich | Circuit arrangement with an electrical bridge |
US4025847A (en) * | 1975-08-27 | 1977-05-24 | The Sippican Corporation | Measurement system including bridge circuit |
JPS557604A (en) * | 1978-06-20 | 1980-01-19 | Komatsu Ltd | Detector for displacement |
SU1508091A1 (en) * | 1987-10-26 | 1989-09-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов | Contactless transducer of linear displacements |
RU2071065C1 (en) * | 1993-04-13 | 1996-12-27 | Уфимский государственный авиационный технический университет | Converter for mechanical quantities into electric signal |
US20020079888A1 (en) * | 2000-12-27 | 2002-06-27 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Displacement device |
RU2296945C1 (en) * | 2005-10-21 | 2007-04-10 | Анастасия Викторовна Калмакова | Transformer of linear movements to voltage with automatic selection of spectrum |
RU2304284C2 (en) * | 2005-10-21 | 2007-08-10 | Анастасия Викторовна Калмакова | Device for transforming mechanical values to voltage with automatic balancing of "zero" |
RU2298193C1 (en) * | 2005-12-16 | 2007-04-27 | Анастасия Викторовна Калмакова | Linear movement-to digital code converter |
RU2304283C1 (en) * | 2005-12-16 | 2007-08-10 | Анастасия Викторовна Калмакова | Device for transforming value of force to voltage |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011148762A (en) | 2013-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109357610B (en) | STM 32-based multifunctional magnetostrictive displacement measuring instrument and measuring method | |
CN106685421B (en) | Analog signal acquisition method and device | |
RU2599327C1 (en) | Acoustic emission method of diagnosis of the products from composite materials based on carbon fiber and device for its implementation | |
RU2486465C1 (en) | Converter of linear movements into voltage | |
KR20190103921A (en) | Sampling circuit and method for estimating received voltage | |
Dauphinee | An isolating potential comparator | |
KR20220143866A (en) | Differential Measurement Circuit Calibration | |
Siccardi et al. | Delay measurements of PPS signals in timing systems | |
CN104883147A (en) | Preamplifier of acoustic emission detector | |
RU2664795C1 (en) | Multi-channel acoustic-emission system of construction diagnostics | |
RU2586084C1 (en) | Multi-channel converter of resistance of resistive sensors into voltage | |
Jain et al. | Self-balancing digitizer for resistive half-bridge | |
RU2304283C1 (en) | Device for transforming value of force to voltage | |
RU2296945C1 (en) | Transformer of linear movements to voltage with automatic selection of spectrum | |
Boonen et al. | Calibration of the two microphone transfer function method to measure acoustical impedance in a wide frequency range | |
RU2699303C1 (en) | Bridge circuit imbalance voltage converter to frequency or duty ratio | |
CN110967548B (en) | Program-controlled variable resistor device with current detection function and working method | |
CN113108814A (en) | Multi-channel resistance circuit and device | |
EP3650868A3 (en) | Amplifier systems for measuring a wide range of current | |
JP4941164B2 (en) | Reference voltage calibration circuit and method | |
US20040057583A1 (en) | Dynamic impedance comparator | |
Petrellis et al. | Capacitive sensor estimation based on self-configurable reference capacitance | |
RU213615U1 (en) | Switching converter of phase shifts | |
CN116718814B (en) | Switching circuit and method for measuring current-voltage resistance by using same | |
RU186330U1 (en) | Multichannel device for acoustic emission diagnostics of metal structures |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141202 |