RU2619828C1 - High-speed converter of changing sensor resistance into electrical signal - Google Patents

High-speed converter of changing sensor resistance into electrical signal Download PDF

Info

Publication number
RU2619828C1
RU2619828C1 RU2015155851A RU2015155851A RU2619828C1 RU 2619828 C1 RU2619828 C1 RU 2619828C1 RU 2015155851 A RU2015155851 A RU 2015155851A RU 2015155851 A RU2015155851 A RU 2015155851A RU 2619828 C1 RU2619828 C1 RU 2619828C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
key
digital
analog
Prior art date
Application number
RU2015155851A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Людмила Николаевна Степанова
Сергей Иванович Кабанов
Андрей Егорович Ельцов
Сергей Алексеевич Бехер
Валентина Викторовна Чернова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС)
Priority to RU2015155851A priority Critical patent/RU2619828C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2619828C1 publication Critical patent/RU2619828C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom

Landscapes

  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: high-speed converter of changing the sensor resistance into the electrical signal is designed to measure signals with different primary converters, that are used to determine the deformations and tensions in the strength tests. The device comprises resistive sensors (1-4), a current sources of the sensor power supply (5), a key for switching sensor power supply (14) connected to the additional reference voltage source (13), a digital-to-analog converter (6) connected to the control device ( 10), a key for switching the measurement range (19) of the converter (6), a digital-to-analog converter (7) connected to the on-off key for switching the measurement mode (16) connected to the main source of reference voltage (12) and instrumental amplifiers (8, 9). The input of the instrumental amplifier (8) is connected to the outputs of the programmable voltage dividers (17), (18), the potential sensor lines, the common terminal (20), the digital-to-analog converter for power supply (21), the output of which is connected to the current source input (5), the digital data bus (22) connected to the control bus (23).
EFFECT: simplifying maintenance, providing a wide range of different sensors, increasing measurement ranges by programming the current sources, rated voltage and voltage dividers.
1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения сигналов с различных первичных преобразователей, используемых для определения деформаций и напряжений при прочностных испытаниях объектов транспорта.The invention relates to measuring technique and can be used to measure signals from various primary transducers used to determine strains and stresses during strength tests of vehicles.

Известен измерительный преобразователь быстродействующей тензометрической системы, содержащий 1…n каналов, каждый из которых содержит измерительную цепь, состоящую из последовательно соединенных инструментального усилителя, основного усилителя, аналого-цифрового преобразователя, источник опорного напряжения, операционный усилитель источника тока, инвертирующий вход которого соединен с токозадающим эталонным резистором, второй конец которого соединен с общей шиной, устройство управления, тензодатчики и регистратор. Кроме того, в каждом канале он снабжен второй измерительной цепью, подключенной параллельно к основной измерительной цепи, причем каждая измерительная цепь дополнительно содержит цифроаналоговый преобразователь источника тока, фильтр, цифроаналоговый преобразователь номинального сопротивления тензодатчиков, а также - оперативное запоминающее устройство, цифровой сигнальный процессор, контактный датчик, причем первые входы цифроаналоговых преобразователей источника тока объединены и соединены с выходом источника опорного напряжения, вторые входы объединены и соединены с первым выходом устройства управления, а выходы цифроаналоговых преобразователей источника тока соединены с неинвертирующими входами операционных усилителей источника тока, выходы которых соединены с неинвертирующими входами инструментальных усилителей, двумя последовательно соединенными тензодатчиками каждой измерительной цепи, которые другим концом подключены к токозадающему эталонному резистору и инвертирующим входам операционного усилителя источника тока и инструментального усилителя, а второй выход устройства управления соединен с входами цифроаналоговых преобразователей номинального сопротивления тензодатчиков, выходы которых соединены с опорными входами инструментальных усилителей, а выходы инструментальных усилителей соединены с входами фильтров, выходы которых в измерительных цепях соединены с последовательно соединенными основным усилителем и аналого-цифровым преобразователем, а выходы аналого-цифровых преобразователей двунаправленной шиной соединены с первым входом оперативного запоминающего устройства, выход которого двунаправленной шиной соединен с цифровым сигнальным процессором, первый выход которого двунаправленной шиной соединен с входом устройства управления, второй выход двунаправленной шиной соединен через шину компьютера с первым входом центрального процессора, третий выход цифрового сигнального процессора соединен со вторым входом оперативного запоминающего устройства, а выход контактного датчика соединен со вторым входом центрального процессора, компьютера (патент РФ №2424533, МПК G01R 27/02, БИ №20, 2011), принятый за аналог.Known measuring transducer high-speed strain gauge system containing 1 ... n channels, each of which contains a measuring circuit consisting of a series-connected instrument amplifier, main amplifier, analog-to-digital Converter, a reference voltage source, an operational amplifier of a current source, the inverting input of which is connected to the current a reference resistor, the second end of which is connected to a common bus, a control device, strain gauges and a registrar. In addition, in each channel it is equipped with a second measuring circuit connected in parallel to the main measuring circuit, each measuring circuit additionally containing a digital-to-analog converter of the current source, a filter, a digital-to-analog converter of the nominal resistance of the load cells, as well as a random access memory, a digital signal processor, and a contact a sensor, the first inputs of digital-to-analog converters of the current source are combined and connected to the output of the voltage reference Second inputs are combined and connected to the first output of the control device, and the outputs of the digital-analog converters of the current source are connected to the non-inverting inputs of the operational amplifiers of the current source, the outputs of which are connected to the non-inverting inputs of the instrument amplifiers, two series-connected strain gauges of each measuring circuit, which are connected to the other end to current-sensing reference resistor and inverting inputs of the operational amplifier of the current source and instrumental amplifier la, and the second output of the control device is connected to the inputs of digital-to-analog converters of the nominal resistance of the load cells, the outputs of which are connected to the reference inputs of the instrument amplifiers, and the outputs of the instrument amplifiers are connected to the inputs of the filters, the outputs of which are connected in series with the main amplifier and the analog-to-digital converter and the outputs of the analog-to-digital converters bidirectional bus connected to the first input of random access memory a device whose output by a bi-directional bus is connected to a digital signal processor, the first output of which by a bi-directional bus is connected to an input of a control device, a second output by a bi-directional bus is connected via a computer bus to the first input of a central processor, and a third output of a digital signal processor is connected to a second input of random access memory, and the output of the contact sensor is connected to the second input of the central processor, computer (RF patent No. 2424533, IPC G01R 27/02, BI No. 20, 2011), adopted for log.

Недостатком измерительного преобразователя быстродействующей тензометрической системы, принятого за аналог, является низкая точность и ограниченные функциональные возможности, поскольку проводят измерение только с использованием резистивных первичных преобразователей (тензодатчиков), подключаемых по полумостовой схеме. В данном устройстве невозможно проводить измерение по схемам «мост», «1/4 мост», «термопара», «разнообразные датчики с выходом по напряжению».The disadvantage of a measuring transducer of a high-speed tensometric system, adopted as an analogue, is low accuracy and limited functionality, since they are measured only using resistive primary transducers (strain gauges) connected by a half-bridge circuit. In this device, it is impossible to measure according to the schemes "bridge", "1/4 bridge", "thermocouple", "a variety of sensors with voltage output."

Наиболее близким по технической сущности является быстродействующий преобразователь изменения сопротивления резистивных датчиков в электрический сигнал, содержащий резистивные датчики, источник тока питания датчиков, состоящий из операционного усилителя источника тока, инвертирующий вход которого соединен с токозадающим эталонным резистором, второй конец которого соединен с общей шиной, инструментального усилителя, инвертирующий и неинвертирующий входы которого подключены к резистивному датчику, аналого-цифровой преобразователь, устройство управления. Кроме того, он снабжен температурными датчиками, подключенными к центральному процессору через последовательно соединенные коммутатор, аналого-цифровой преобразователь температурного датчика и интерфейсное устройство, а также - с цифроаналоговым преобразователем источника тока, цифроаналоговым преобразователем номинала резистивного датчика, инструментальным усилителем разности, фильтром нижних частот, двумя цифровыми мультиплексорами, двумя оперативными запоминающими устройствами, цифровым сигнальным процессором, цифроаналоговым преобразователем подстройки нуля каналов, интерфейсным устройством, при этом неинвертирующий вход операционного усилителя источника тока соединен с выходом цифроаналогового преобразователя источника тока, выход операционного усилителя соединен с инвертирующим входом входного инструментального усилителя и резистивным датчиком, инвертирующий вход операционного усилителя источника тока соединен со вторым концом резистивного датчика, с неинвертирующим входом входного инструментального усилителя и входом цифроаналогового преобразователя номинала резистивного датчика, выход которого соединен с неинвертирующим входом инструментального усилителя разности, инвертирующий вход которого соединен с выходом входного инструментального усилителя, выход инструментального усилителя разности соединен с входом фильтра нижних частот, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым цифровым мультиплексором, выходы которого двунаправленными шинами соединены с цифровыми входами первого и второго оперативных запоминающих устройств, управляющие входы которых объединены и соединены с первым выходом устройства управления блоком, выходы оперативных запоминающих устройств двунаправленными шинами соединены с входами второго цифрового мультиплексора, выход которого двунаправленной шиной соединен с первым входом устройства управления и шиной PCI, которая подключена к первому входу центрального процессора компьютера, второй вход устройства управления двунаправленной шиной соединен с цифровым сигнальным процессором, а второй и третий выходы устройства управления соединены с управляющими входами первого и второго цифровых мультиплексоров, четвертый выход устройства управления соединен с входами цифроаналоговых преобразователей подстройки нуля каналов, выход которого соединен с опорным входом инструментального усилителя разности, пятый выход устройства управления соединен со входами цифроаналоговых преобразователей номинала резистивного датчика, шестой выход устройства управления соединен с входами цифроаналоговых преобразователей источника тока, выход интерфейсного устройства подключен ко второму входу центрального процессора компьютера (патент РФ №2499237, МКИ G01L 5/20, БИ №32, 2013), принятый за прототип.The closest in technical essence is a high-speed converter for changing the resistance of resistive sensors into an electrical signal containing resistive sensors, a sensor power supply current, consisting of an operational amplifier of a current source, the inverting input of which is connected to a current-setting reference resistor, the second end of which is connected to a common bus, instrumental an amplifier whose inverting and non-inverting inputs are connected to a resistive sensor, an analog-to-digital converter b, control device. In addition, it is equipped with temperature sensors connected to the central processor through a series-connected switch, an analog-to-digital converter of the temperature sensor and an interface device, as well as a digital-to-analog converter of the current source, a digital-to-analog converter of the nominal value of the resistive sensor, an instrument difference amplifier, a low-pass filter, two digital multiplexers, two random access memory devices, a digital signal processor, digital-to-analog a channel zero adjustment converter, an interface device, wherein the non-inverting input of the operational amplifier of the current source is connected to the output of the digital-analog converter of the current source, the output of the operational amplifier is connected to the inverting input of the input instrument amplifier and a resistive sensor, the inverting input of the operational amplifier of the current source is connected to the second end of the resistive sensor, with non-inverting input of the input instrumentation amplifier and digital-to-analogue of a resistive sensor nominal value, the output of which is connected to a non-inverting input of a difference instrument amplifier, the inverting input of which is connected to an output of an input instrument amplifier, the output of a difference instrument amplifier is connected to an input of a low-pass filter, the output of which is connected to an input of an analog-to-digital converter, the output of which is connected to the first digital multiplexer, the outputs of which bidirectional buses are connected to the digital inputs of the first and second operational memory devices, the control inputs of which are combined and connected to the first output of the unit control device, the outputs of the random access memory via bi-directional buses are connected to the inputs of the second digital multiplexer, whose output by the bi-directional bus is connected to the first input of the control device and the PCI bus, which is connected to the first input of the central processor computer, the second input of the bi-directional bus control device is connected to a digital signal processor, and the second and third outputs of the device the controls are connected to the control inputs of the first and second digital multiplexers, the fourth output of the control device is connected to the inputs of the digital-to-analog converters for tuning zero channels, the output of which is connected to the reference input of the instrumental difference amplifier, the fifth output of the control device is connected to the inputs of digital-to-analog converters of the nominal value of the resistive sensor, the sixth device output the control is connected to the inputs of the digital-analog converters of the current source, the output of the interface device wa is connected to the second input of the central processor of the computer (RF patent №2499237, MKI G01L 5/20, BI №32, 2013), adopted as a prototype.

Недостатком быстродействующего преобразователя изменения сопротивления резистивных датчиков в электрический сигнал, принятого за прототип, является работа с ограниченным типом датчиков - только с одиночным резистивным датчиком (тензодатчиком). Это существенно ограничивает его функциональные возможности. Такой преобразователь не может использоваться при работе с мостом, полумостом, термопарой, с широким диапазоном датчиков с выходом по напряжению (акселерометры, динамометры, датчики перемещений, датчики скорости и т.д.). Для работы с широкой номенклатурой датчиков необходимы быстродействующие преобразователи, каждый из которых позволяет работать с широкой номенклатурой датчиков. Преобразователь, выбранный в качестве прототипа, позволяет работать только с определенным типом датчика. Для работы с другими типами датчиков необходимо изменять его схему и программное обеспечение. Это существенно снижает скорость обслуживания датчиков, повышает стоимость быстродействующих преобразователей, увеличивает их массогабаритные характеристики, повышает уровень потребляемой энергии.The disadvantage of a high-speed converter for changing the resistance of resistive sensors into an electric signal, adopted as a prototype, is the work with a limited type of sensors - only with a single resistive sensor (strain gauge). This significantly limits its functionality. Such a converter cannot be used when working with a bridge, half bridge, thermocouple, with a wide range of sensors with voltage output (accelerometers, dynamometers, displacement sensors, speed sensors, etc.). To work with a wide range of sensors, high-speed transducers are required, each of which allows you to work with a wide range of sensors. The transmitter selected as a prototype allows you to work only with a specific type of sensor. To work with other types of sensors, it is necessary to change its circuit and software. This significantly reduces the speed of servicing sensors, increases the cost of high-speed transducers, increases their weight and size characteristics, and increases the level of energy consumption.

При разработке быстродействующего преобразователя изменения сопротивления датчиков в электрический сигнал была поставлена задача расширения функциональных возможностей преобразователя, повышения его универсальности и возможности работы с разными типами первичных преобразователей (датчиков) при сохранении точности и быстродействия. Это требование особенно важно для быстродействующих преобразователей, работающих в системах неразрушающего контроля.When developing a high-speed converter for changing the resistance of sensors into an electrical signal, the task was to expand the converter's functionality, increase its versatility and the ability to work with different types of primary converters (sensors) while maintaining accuracy and speed. This requirement is especially important for high-speed converters operating in non-destructive testing systems.

Поставленная задача решается за счет того, что быстродействующий преобразователь изменения сопротивления датчиков в электрический сигнал, содержащий резистивные датчики, источник тока питания датчиков, аналого-цифровой преобразователь, цифроаналоговый преобразователь, инструментальные усилители, устройство управления, центральный процессор, снабжен основным и дополнительным источниками опорного напряжения, ключом для переключения питания датчиков, подключенным к дополнительному источнику опорного напряжения, двухпозиционными ключами для переключения режима измерения, подсоединенными к основному источнику опорного напряжения и инструментальным усилителям, программируемыми делителями напряжения потенциальных линий датчиков, ключом для переключения диапазона измерения аналого-цифрового преобразователя, подключенному к устройству управления, при этом выход основного источника опорного напряжения соединен с первым входом цифроаналогового преобразователя номинального значения, второй вход которого соединен с первым выходом устройства управления, а выход цифроаналогового преобразователя соединен со вторым входом первого и первым входом четвертого ключей двухпозиционного переключателя режима измерения, выход основного источника опорного напряжения соединен с первым входом первого ключа и с вторым входом второго ключа, а первый вход второго ключа соединен с общим проводом, управляющие входы четырех ключей объединены и соединены с вторым выходом устройства управления, выход первого ключа соединен с опорным входом второго инструментального усилителя, а опорный вход первого инструментального усилителя соединен с выходом второго ключа, неинвертирующий вход первого инструментального усилителя соединен с выходом первого программируемого делителя напряжения и вторым входом третьего ключа, выход второго программируемого делителя напряжения соединен с инвертирующим входом первого инструментального усилителя и вторым входом четвертого ключа, выход которого соединен с инвертирующим входом второго инструментального усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с выходом третьего ключа, а первый вход первого программируемого делителя напряжения соединен с первой потенциальной линией, второй вход соединен с третьим выходом устройства управления, первый вход второго программируемого делителя напряжения соединен со второй потенциальной линией, а обе потенциальные линии соединены с выходной диагональю моста, с потенциальными выводами одиночного резистивного датчика, термопарой и с датчиком с электрическим выходом, а выход дополнительного источника опорного напряжения последовательно соединен с первым входом второго цифроаналогового преобразователя, второй вход которого соединен с четвертым выходом устройства управления, выход второго цифроаналогового преобразователя соединен со входом источника тока, выход которого через второй вход ключа для переключения питания датчиков соединен с первой токовой линией и пятым выходом устройства управления, а первый вход ключа для переключения питания датчиков соединен с источником напряжения питания, вторая токовая линия соединена с общим проводом, а обе токовые линии соединены с диагональю питания моста и с токовыми выходами резистивного датчика, выход первого инструментального усилителя соединен с входом ключа для переключения диапазона измерения аналого-цифрового преобразователя и с первым входом третьего двухпозиционного ключа, второй вход ключа для переключения диапазона измерения аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом второго инструментального усилителя, управляющий вход ключа соединен с шестым выходом устройства управления, выход ключа соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого соединен с выходом устройства управления, цифровой выход аналого-цифрового преобразователя через цифровую шину данных соединен с центральным процессором, а шина управления соединена с центральным процессором и цифровым входом устройства управления.The problem is solved due to the fact that the high-speed converter of changing the resistance of the sensors into an electrical signal containing resistive sensors, a sensor power supply source, an analog-to-digital converter, a digital-to-analog converter, instrumental amplifiers, a control device, a central processor, is equipped with primary and secondary voltage reference sources , a key for switching the power of the sensors connected to an additional voltage reference source, on-off to with switches for switching the measurement mode, connected to the main reference voltage source and instrumentation amplifiers, programmable voltage dividers of potential sensor lines, a key to switch the measuring range of the analog-to-digital converter connected to the control device, while the output of the main reference voltage source is connected to the first input of the digital-to-analog nominal value converter, the second input of which is connected to the first output of the control device, and the output The analog-to-analog converter is connected to the second input of the first and first inputs of the fourth keys of the on / off switch of the measurement mode, the output of the main source of the reference voltage is connected to the first input of the first key and to the second input of the second key, and the first input of the second key is connected to a common wire, the control inputs of the four keys are combined and connected to the second output of the control device, the output of the first key is connected to the reference input of the second instrumental amplifier, and the reference input of the first instrumental the second amplifier is connected to the output of the second key, the non-inverting input of the first instrument amplifier is connected to the output of the first programmable voltage divider and the second input of the third key, the output of the second programmable voltage divider is connected to the inverting input of the first instrument amplifier and the second input of the fourth key, the output of which is connected to the inverting input the second instrumental amplifier, the non-inverting input of which is connected to the output of the third key, and the first input of the first program A voltage divider is connected to the first potential line, the second input is connected to the third output of the control device, the first input of the second programmable voltage divider is connected to the second potential line, and both potential lines are connected to the output diagonal of the bridge, with the potential terminals of a single resistive sensor, a thermocouple, and a sensor with an electrical output, and the output of an additional voltage reference is connected in series with the first input of the second digital-to-analog converter the second input of which is connected to the fourth output of the control device, the output of the second digital-to-analog converter is connected to the input of the current source, the output of which is connected to the first current line and the fifth output of the control device through the second input of the key for switching the sensor power, and the first input of the key for switching power sensors connected to a voltage supply source, the second current line is connected to a common wire, and both current lines are connected to the bridge diagonal and to the resistive current outputs of the first sensor, the output of the first instrument amplifier is connected to the key input to switch the measuring range of the analog-to-digital converter and to the first input of the third on-off key, the second key input to switch the measurement range of the analog-to-digital converter is connected to the output of the second instrument amplifier, the control input of the key is connected to the sixth output of the control device, the key output is connected to the first input of the analog-to-digital converter, the second input of which is connected to the output of the device Control features, the digital output of the analog-to-digital converter via a digital data bus is connected to the central processor, and the control bus is connected to the central processor and the digital input of the control device.

Предлагаемый быстродействующий преобразователь изменения сопротивления датчиков в электрический сигнал позволяет расширить функциональные возможности преобразователя, повысить его универсальность и возможности работы с разными типами первичных преобразователей (датчиков).The proposed high-speed converter for changing the resistance of sensors into an electrical signal allows you to expand the functionality of the converter, increase its versatility and the ability to work with different types of primary converters (sensors).

На чертеже приведена функциональная схема быстродействующего преобразователя изменения сопротивления датчиков в электрический сигнал.The drawing shows a functional diagram of a high-speed Converter changes the resistance of the sensors into an electrical signal.

Быстродействующий преобразователь изменения сопротивления датчиков в электрический сигнал (см. чертеж) содержит:A high-speed converter for changing the resistance of sensors into an electrical signal (see drawing) contains:

1 - датчик, включенный по схеме «мост»;1 - sensor included in the "bridge";

2 - датчик, включенный по схеме «1/4 мост» (одиночный тензодатчик);2 - sensor included in the scheme "1/4 bridge" (single load cell);

3 - «термопара»;3 - "thermocouple";

4 - датчик с выходом по напряжению;4 - sensor with voltage output;

5 - источник тока;5 - current source;

6 - аналого-цифровой преобразователь;6 - analog-to-digital Converter;

7 - цифроаналоговый преобразователь номинального значения;7 - digital-to-analog converter of nominal value;

8 - первый инструментальный усилитель;8 - the first instrumental amplifier;

9 - второй инструментальный усилитель;9 - the second instrumental amplifier;

10 - цифровое устройство управления измерительным каналом;10 - digital device for measuring channel control;

11 - центральный процессор компьютера;11 - the central processor of the computer;

12 - основной источник опорного напряжения;12 - the main source of the reference voltage;

13 - дополнительный источник опорного напряжения для источника тока;13 is an additional voltage reference source for a current source;

14 - ключ переключения питания датчиков;14 - key switch power sensors;

15 - источник питания + Uпит;15 - power supply + U pit ;

16 - двухпозиционные ключи переключения режима измерения;16 - on-off keys to switch the measurement mode;

17, 18 - программируемые делители напряжения потенциальных линий датчиков;17, 18 - programmable voltage dividers of potential sensor lines;

19 - ключ переключения диапазона измерения аналого-цифрового преобразователя;19 is a key switch range measurement analog-to-digital Converter;

20 - общий провод (земля);20 - common wire (earth);

21 - цифроаналоговый преобразователь для источника тока;21 is a digital-to-analog converter for a current source;

22 - цифровая шина данных;22 - digital data bus;

23 - цифровая шина управления;23 - digital control bus;

Практическая реализация предлагаемого устройства выполняется по известным схемам с использованием следующих компонентов:The practical implementation of the proposed device is performed according to known schemes using the following components:

1. Источник опорного напряжения 12 собран на микросхеме ADR420.1. The reference voltage source 12 is assembled on an ADR420 chip.

2. Цифроаналоговый преобразователь 7 собран на микросхеме AD5512AACPZ.2. The digital-to-analog converter 7 is assembled on the AD5512AACPZ chip.

3. Программируемые делители напряжения 17, 18 реализованы на микросхеме MAX5430CEKA.3. Programmable voltage dividers 17, 18 are implemented on the MAX5430CEKA chip.

4. Источник опорного напряжения для источника тока 13, цифроаналоговый преобразователь источника тока 21 и источник тока 5 собраны на одной микросхеме AD5410ACPZ.4. The reference voltage source for the current source 13, the digital-to-analog converter of the current source 21 and the current source 5 are assembled on a single AD5410ACPZ chip.

5. Ключи 16, 14, 19 собраны на элементах ADG333ABRS.5. Keys 16, 14, 19 are assembled on the elements of ADG333ABRS.

6. Инструментальный усилитель 8 собран на микросхеме AD8250ARMZ.6. Instrument amplifier 8 is assembled on an AD8250ARMZ chip.

7. Инструментальный усилитель 9 собран на микросхеме AD8253ARMZ.7. Instrumentation amplifier 9 is assembled on an AD8253ARMZ chip.

8. Аналого-цифровой преобразователь 6 реализован на микросхеме AD7894AR-2.8. The analog-to-digital converter 6 is implemented on the AD7894AR-2 chip.

9. Цифровое устройство управления измерительным каналом 10 выполнены на программируемых логических интегральных схемах ПЛИС фирмы «Altera» EPF10K20TC.9. The digital control device for the measuring channel 10 is made on programmable logic integrated circuits FPGA company "Altera" EPF10K20TC.

Информация о микросхемах находится на официальных сайтах фирм Analog Devices, Motorolla, Altera, (Motorolla - www.moto.com; фирмы ALTERA - www.altera.com; фирмы Analog Devices - www.ad.com, фирмы Burr-Brown Corporation - www.burr-brown.com).Information on microcircuits can be found on the official websites of Analog Devices, Motorolla, Altera, (Motorolla - www.moto.com; ALTERA - www.altera.com; Analog Devices - www.ad.com, Burr-Brown Corporation - www .burr-brown.com).

Быстродействующий преобразователь изменения сопротивления датчиков в электрический сигнал содержит резистивные датчики (1-4), источник тока питания датчиков 5, аналого-цифровой преобразователь 6, цифроаналоговый преобразователь 7, инструментальные усилители 8, 9, устройство управления 10, центральный процессор 11, основной 12 и дополнительный 13 источники опорного напряжения, ключ для переключения питания датчиков 14, подключенный к источнику питания 15, двухпозиционные ключи для переключения режима измерения 16, подсоединенные к основному источнику опорного напряжения 12 и инструментальным усилителям 8, 9, программируемые делители напряжения потенциальных линий датчиков 17, 18, ключ 19 для переключения диапазона измерения аналого-цифрового преобразователя 6, подключенный к устройству управления 10, при этом выход основного источника опорного напряжения 12 соединен с первым входом цифроаналогового преобразователя номинального значения 7, второй вход которого соединен с первым выходом устройства управления 10, а выход цифроаналогового преобразователя 7 соединен со вторым входом первого и первым входом четвертого двухпозиционного ключа 16, выход основного источника опорного напряжения 12 соединен с первым входом первого ключа и с вторым входом второго ключа 16, а первый вход второго ключа соединен с общим проводом 20, управляющие входы четырех ключей 16 объединены и соединены с вторым выходом устройства управления 10, выход первого ключа 16 соединен с опорным входом инструментального усилителя 9, а опорный вход инструментального усилителя 8 соединен с выходом второго ключа 16, неинвертирующий вход инструментального усилителя 8 соединен с выходом первого программируемого делителя напряжения 17 и вторым входом третьего ключа 16, выход второго программируемого делителя напряжения 18 соединен с инвертирующим входом инструментального усилителя 8 и вторым входом четвертого ключа 16, выход которого соединен с инвертирующим входом инструментального усилителя 9, неинвертирующий вход которого соединен с выходом третьего ключа 16, а первый вход первого программируемого делителя напряжения 17 соединен с первой потенциальной линией, второй вход соединен с третьим выходом устройства управления 10, первый вход второго программируемого делителя напряжения 18 соединен со второй потенциальной линией, а обе потенциальные линии соединены с выходной диагональю моста 1, с потенциальными выводами одиночного резистивного датчика 2, термопарой 3 и с датчиком с электрическим выходом 4, а выход дополнительного источника опорного напряжения 13 последовательно соединен с первым входом второго цифроаналогового преобразователя 21 для источника тока, второй вход которого соединен с четвертым выходом устройства управления 10, выход второго цифроаналогового преобразователя 21 соединен со входом источника тока 5, выход которого через второй вход ключа для переключения питания датчиков 14 соединен с первой токовой линией и пятым выходом устройства управления 10, а первый вход ключа для переключения питания датчиков 14 соединен с источником напряжения питания 15, вторая токовая линия соединена с общим проводом 20, а обе токовые линии соединены с диагональю питания моста 1 и с токовыми выходами резистивного датчика 2, выход инструментального усилителя 8 соединен с входом ключа 19 для переклюючения диапазона измерения аналого-цифрового преобразователя 6 и с первым входом третьего двухпозиционного ключа 16, второй вход ключа 19 для переключения диапазона измерения аналого-цифрового преобразователя 6 соединен с выходом инструментального усилителя 9, управляющий вход ключа соединен с шестым выходом устройства управления 10, выход ключа 19 соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя 6, второй вход которого соединен с выходом устройства управления 10, цифровой выход аналого-цифрового преобразователя 6 через цифровую шину данных 22 соединен с центральным процессором 11, а шина управления 23 соединена с центральным процессором 11 и цифровым входом устройства управления 10.A high-speed converter for changing the resistance of sensors to an electrical signal contains resistive sensors (1-4), a sensor power supply 5, an analog-to-digital converter 6, a digital-to-analog converter 7, instrumentation amplifiers 8, 9, a control device 10, a central processor 11, a main 12 and additional 13 sources of reference voltage, a key for switching the power supply of sensors 14 connected to a power source 15, on-off keys for switching the measuring mode 16, connected to the main source the reference voltage 12 and instrumentation amplifiers 8, 9, programmable voltage dividers of potential sensor lines 17, 18, a key 19 for switching the measuring range of the analog-to-digital converter 6 connected to the control device 10, while the output of the main reference voltage source 12 is connected to the first the input of the digital-to-analog converter of nominal value 7, the second input of which is connected to the first output of the control device 10, and the output of the digital-to-analog converter 7 is connected to the second input of the first and fourth input of the fourth on-off key 16, the output of the main reference voltage source 12 is connected to the first input of the first key and to the second input of the second key 16, and the first input of the second key is connected to the common wire 20, the control inputs of the four keys 16 are combined and connected to the second the output of the control device 10, the output of the first key 16 is connected to the reference input of the instrument amplifier 9, and the reference input of the instrument amplifier 8 is connected to the output of the second key 16, the non-inverting input of the instrument amplifier For 8, it is connected to the output of the first programmable voltage divider 17 and the second input of the third key 16, the output of the second programmable voltage divider 18 is connected to the inverting input of the instrument amplifier 8 and the second input of the fourth key 16, the output of which is connected to the inverting input of the instrument amplifier 9, the non-inverting input of which connected to the output of the third switch 16, and the first input of the first programmable voltage divider 17 is connected to the first potential line, the second input is connected to the third output m of the control device 10, the first input of the second programmable voltage divider 18 is connected to the second potential line, and both potential lines are connected to the output diagonal of the bridge 1, with the potential outputs of a single resistive sensor 2, a thermocouple 3 and a sensor with electric output 4, and the output is additional the reference voltage source 13 is connected in series with the first input of the second digital-to-analog converter 21 for a current source, the second input of which is connected to the fourth output of the control device 10, the output of the second digital-to-analog converter 21 is connected to the input of the current source 5, the output of which through the second input of the key for switching the power supply of the sensors 14 is connected to the first current line and the fifth output of the control device 10, and the first input of the key to switch the power of the sensors 14 is connected to the voltage source power supply 15, the second current line is connected to a common wire 20, and both current lines are connected to the diagonal of the power supply of the bridge 1 and to the current outputs of the resistive sensor 2, the output of the instrument amplifier 8 is connected to the input ohm key 19 for switching the measuring range of the analog-to-digital converter 6 and with the first input of the third on-off key 16, the second input of the key 19 for switching the measuring range of the analog-to-digital converter 6 is connected to the output of the instrument amplifier 9, the control input of the key is connected to the sixth output of the control device 10, the output of the key 19 is connected to the first input of the analog-to-digital converter 6, the second input of which is connected to the output of the control device 10, the digital output of the analog-to-digital converter 6 through a digital data bus 22 is connected to the Central processor 11, and the control bus 23 is connected to the Central processor 11 and the digital input of the control device 10.

Устройство в режиме «мост» работает следующим образом.The device in the "bridge" mode works as follows.

Перед началом измерения по цифровой шине управления 23 выставляется код, соответствующий необходимому режиму измерения, определяемому подключенным датчиком. Этому коду соответствует логический уровень управляющих сигналов «у2-у6». Затем по шине управления 23 последовательно подаются команды установки кодов цифроаналоговых преобразователей (7, 17, 18, 21), которые формируют последовательные посылки данных по управляющим входам «у1-у4». После установки требуемого режима измерения по цифровой шине управления 23 подается команда измерения и аналого-цифровой преобразователь 6 выставляет данные результата измерения на цифровую шину данных 22.Before starting the measurement, a code is set on the digital control bus 23 that corresponds to the necessary measurement mode determined by the connected sensor. This code corresponds to the logic level of control signal "y 2 y 6". Then, the bus command codes setup controller 23 are sequentially supplied to analog converters (7, 17, 18, 21) which form the serial sending data on the control inputs of "y 1 -y 4 '. After setting the desired measurement mode on the digital control bus 23, a measurement command is issued and the analog-to-digital converter 6 sets the measurement result data to the digital data bus 22.

На управляющем выходе «у2» цифрового устройства управления каналом 10 устанавливается высокий логический уровень, переключающий ключи 16. При этом к входам инструментального усилителя 9 подключаются выходы программируемых делителей напряжения потенциальных линий 17, 18. На управляющем выходе «у5» цифрового устройства управления каналом 10 в этом режиме устанавливается низкий логический уровень и ключ переключения питания датчиков 15 подключает выход источника тока 5 к токовой линии «тл1» датчика 1. При этом вторая токовая линия «тл2» подключена к общему проводу 20. Таким образом осуществляется питание «моста» постоянным током. Величина силы тока питания датчиков регулируется цифроаналоговым преобразователем источника тока 21, управляемым последовательной кодовой посылкой по управляющему выходу «у4» цифрового устройства управления каналом 10. Опорное напряжение для цифроаналогового преобразователя 21 формирует источник опорного напряжения 13. Напряжение разбаланса «моста» на потенциальных линиях «пл1» и «пл2» поступает на входы программируемых делителей напряжения 17, 18. В этом режиме коэффициент деления программируемых делителей 17, 18 устанавливается равным 1, подачей управляющего сигнала «у3» цифрового устройства управления каналом 10. На опорный вход «1» инструментального усилителя 9 через ключ режима измерения 16 подается номинальное напряжение, формируемое цифроаналоговым преобразователем 7, опорное напряжение для которого формирует источник опорного напряжения 12. Значение номинального напряжения устанавливается последовательной кодовой посылкой по управляющему выходу «у1» цифрового устройства управления каналом 10. Таким образом, на выходе инструментального усилителя 9 формируется усиленное напряжение разбаланса «моста». Для использования всего динамического диапазона аналого-цифрового преобразователя 6 значение номинального напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 7 выбирается равным середине диапазона измерения аналого-цифрового преобразователя 6. На управляющем выходе «у6» цифрового устройства управления каналом 10 устанавливается высокий логический уровень, переключающий ключ диапазона измерения 19 аналого-цифрового преобразователя 6. При этом выход инструментального усилителя 9 подключается к входу аналого-цифрового преобразователя 6. По цифровой шине управления 23 посылается команда измерения и цифровое устройство управления каналом 10 формирует сигнал запуска аналого-цифрового преобразователя 6. Результат измерения аналого-цифровым преобразователем 6 по цифровой шине данных 22 поступает на центральный процессор 11.At the control output “at 2 ” of the digital channel control device 10, a high logic level is set, switching keys 16. At the same time, the outputs of the programmed voltage dividers of potential lines 17, 18 are connected to the inputs of the instrument amplifier 9. At the control output “at 5 ” of the digital channel control device 10 in this mode, a low logic level is set and the switch power switch of the sensors 15 connects the output of the current source 5 to the current line “t1” of the sensor 1. In this case, the second current line “t1” is connected Chen to ground 20. Thus power is performed a "bridge" with direct current. The magnitude of the power supply current of the sensors is regulated by a digital-to-analog converter of the current source 21, controlled by a serial code transmission via the control output "at 4 " of the digital channel control device 10. The reference voltage for the digital-to-analog converter 21 forms the reference voltage source 13. The unbalance voltage of the "bridge" on potential lines " pl1 "and" pl2 "is fed to the inputs of programmable voltage dividers 17, 18. In this mode, the division ratio of programmable dividers 17, 18 is set equal 1, by supplying a control signal “at 3 ” of the digital channel control device 10. The reference input “1” of the instrument amplifier 9 is supplied with a nominal voltage generated by a digital-to-analog converter 7 through a measurement mode key 16, the reference voltage for which forms a reference voltage source 12. The nominal value voltage is set by serial code sending on the control output "at 1 " of the digital control device channel 10. Thus, at the output of the instrument amplifier 9 is formed enhanced unbalance voltage of the "bridge". To use the entire dynamic range of the analog-to-digital converter 6, the value of the nominal voltage at the output of the digital-to-analog converter 7 is selected equal to the middle of the measuring range of the analog-to-digital converter 6. At the control output “at 6 ” of the digital channel 10 control device, a high logic level is set, switching the measurement range key 19 analog-to-digital Converter 6. In this case, the output of the instrumentation amplifier 9 is connected to the input of the analog-to-digital converter firing 6. A measurement command is sent via the digital control bus 23 and the digital channel control device 10 generates a start signal for the analog-to-digital converter 6. The measurement result by the analog-to-digital converter 6 is transmitted to the central processor 11 via the digital data bus 22.

Работа быстродействующего преобразователя в режиме «термопара» аналогична работе в режиме «мост». При этом термопара 3 подключается к потенциальным линиям «пл1» и «пл2».The operation of the high-speed converter in the "thermocouple" mode is similar to the operation in the "bridge" mode. In this case, the thermocouple 3 is connected to the potential lines "PL1" and "PL2".

Работа быстродействующего преобразователя в режиме «первичный преобразователь 4 с выходом по напряжению» аналогична работе в режиме «термопара». Для питания подобных преобразователей на управляющем выходе «у5» цифрового устройства управления каналом 10 в этом режиме устанавливается низкий логический уровень и ключ питания первичного преобразователя 15 подключает напряжение питания преобразователя к токовой линии «тл1». Для расширения диапазона измерения напряжений в этом режиме на управляющем выходе «у6» цифрового устройства управления каналом 10 устанавливается низкий логический уровень, переключающий ключ диапазона измерения 19 аналого-цифрового преобразователя 6. При этом выход инструментального усилителя 8 подключается к входу аналого-цифрового преобразователя 6. Инструментальный усилитель 8 обладает коэффициентом усиления, равным 1, а инструментальный усилитель 9 - коэффициентом усиления, изменяющимся от 10 до 1000. Изменение коэффициентов деления программируемых делителей напряжения 17, 18 осуществляется подачей управляющего сигнала «у3» цифрового устройства управления каналом 10. Коэффициенты деления составляют 1 и 0,5.The operation of the high-speed converter in the "primary converter 4 with voltage output" mode is similar to the operation in the "thermocouple" mode. To power such converters at the control output "at 5 " of the digital channel control device 10 in this mode, a low logic level is set and the power switch of the primary converter 15 connects the voltage of the converter to the current line "t1". To expand the voltage measurement range in this mode, a low logic level is set at the control output “at 6 ” of the digital channel control device 10, which switches the measuring range key 19 of the analog-to-digital converter 6. In this case, the output of the instrument amplifier 8 is connected to the input of the analog-to-digital converter 6 The instrumental amplifier 8 has a gain of 1, and the instrumental amplifier 9 has a gain varying from 10 to 1000. Change the division factors Programmable voltage dividers 17, 18 is performed by applying a control signal "y 3" digital channel control unit 10. The division factors are 1 and 0.5.

Работа быстродействующей тензометрической системы в режиме «1/4 мост» (одиночный тензодатчик).Operation of the high-speed strain gauge system in the “1/4 bridge” mode (single strain gauge).

На управляющем выходе «у2» цифрового устройства управления каналом 10 устанавливается низкий логический уровень, который переключает ключ режима измерения 16. При этом к неинвертирующему входу инструментального усилителя 9 подключается выход инструментального усилителя 8. На инвертирующий вход инструментального усилителя 9 подается номинальное напряжение, формируемое цифроаналоговым преобразователем номинального значения 7, опорное напряжение которого формирует источник опорного напряжения 12. Значение номинального напряжения устанавливается последовательной кодовой посылкой по управляющему выходу «у1» цифрового устройства управления каналом 10. На опорный вход «1» инструментального усилителя 9 через ключ режима измерения 16 подается опорное напряжение с источника опорного напряжения 12. При этом опорный вход «1» инструментального усилителя 8 через ключ режима измерения 16 подключен к общему проводу 20. На управляющем выходе «у5» цифрового устройства управления каналом 10 в этом режиме устанавливается низкий логический уровень и ключ 14 подключает выход источника тока 5 к токовой линии «тл1» тензодатчика 2. При этом токовая линия «тл2» подключена к общему проводу 20. Таким образом осуществляется питание тензодатчика 2 постоянным током.At the control output "at 2 " of the digital channel control device 10, a low logic level is set, which switches the measurement mode key 16. At the same time, the output of the instrument amplifier 8 is connected to the non-inverting input of the instrument amplifier 9. The nominal voltage generated by the digital-analogue is applied to the inverting input of the instrument amplifier 9 nominal value converter 7, the reference voltage of which forms the source of the reference voltage 12. The value of the nominal voltage avlivaetsya sending serial code control output "y 1" of the digital channel control unit 10. At the reference input "1" of the instrumentation amplifier 9 through the measurement mode key 16 is supplied with the reference voltage of reference voltage source 12. This reference input "1" of the instrumentation amplifier 8 through the switch connected to ground 20. the measurement mode on the control output 16 'in 5' of the digital device in this mode, the control channel 10 is set logic low and the switch 14 connects the output of the source and 5 to the current line "tl1" pickoff 2. This current line "TL2" is connected to ground 20. Thus the load cell is performed by direct current power supply 2.

Напряжение на тензодатчике 2 через потенциальные линии «пл1» и «пл2» поступает на входы программируемых делителей напряжения 17, 18. В этом режиме коэффициент деления делителей устанавливается равным 1 подачей управляющего сигнала «у3» цифрового устройства управления каналом 10. Значение номинального напряжения устанавливается последовательной кодовой посылкой по его управляющему выходу «у1». Номинальное напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 7 устанавливается равным напряжению на тензодатчике 2. Таким образом осуществляется балансировка быстродействующего преобразователя на номинальное значение сопротивления тензодатчика 2. Опорное напряжение источника опорного напряжения 12 равно середине диапазона измерения аналого-цифрового преобразователя 6. При изменении сопротивления тензодатчика 2 изменяется напряжение на потенциальных линиях «пл1» и «пл2». Напряжение на выходе инструментального усилителя 8 равно напряжению на тензодатчике 2, а на выходе инструментального усилителя 9 формируется усиленное напряжение, пропорциональное отклонению сопротивления тензодатчика 2 от номинального сопротивления. На управляющем выходе «у6» цифрового устройства управления каналом 10 устанавливается высокий логический уровень, переключающий ключ диапазона измерения 19 аналого-цифрового преобразователя 6. При этом выход инструментального усилителя 9 подключается к входу аналого-цифрового преобразователя 6. По цифровой шине управления 23 посылается команда измерения и цифровое устройство управления каналом 10 формирует сигнал запуска аналого-цифрового преобразователя 6. Результат измерения по цифровой шине данных 22 поступает на центральный процессор компьютера 11.The voltage at the strain gauge 2 through the potential lines "pl1" and "pl2" is supplied to the inputs of the programmable voltage dividers 17, 18. In this mode, the division ratio of the dividers is set to 1 by supplying a control signal "at 3 " of the digital channel control device 10. The value of the nominal voltage is set serial code message on its control output "at 1 ". The rated voltage at the output of the digital-to-analog converter 7 is set equal to the voltage at the load cell 2. Thus, the high-speed converter is balanced by the nominal value of the resistance of the load cell 2. The reference voltage of the reference voltage source 12 is equal to the middle of the measuring range of the analog-to-digital converter 6. When the resistance of the strain gauge 2 changes, the voltage changes on potential lines "PL1" and "PL2". The voltage at the output of the instrument amplifier 8 is equal to the voltage at the strain gauge 2, and at the output of the instrument amplifier 9, an amplified voltage is generated proportional to the deviation of the resistance of the strain gauge 2 from the nominal resistance. At the control output "at 6 " of the digital channel control device 10, a high logic level is set, switching the measurement range key 19 of the analog-to-digital converter 6. In this case, the output of the instrument amplifier 9 is connected to the input of the analog-to-digital converter 6. A command is sent via the digital control bus 23 measurement and a digital channel control device 10 generates a trigger signal of the analog-to-digital converter 6. The measurement result is transmitted to the central process via the digital data bus 22 p PC 11.

Предлагаемый быстродействующий преобразователь является универсальным, более дешевым и простым в обслуживании и работает с широкой номенклатурой разнообразных датчиков. Его метрологические характеристики не уступают метрологическим характеристикам быстродействующего преобразователя, принятого за прототип (см. Серьезнов А.Н., Степанова Л.Н., Кабанов С.И. и др. Тензометрия в транспортном машиностроении. - Новосибирск: Наука, 2014. - 272 с.).The proposed high-speed transmitter is universal, cheaper and easier to maintain and works with a wide range of various sensors. Its metrological characteristics are not inferior to the metrological characteristics of a high-speed transducer adopted as a prototype (see Seriousznov A.N., Stepanova L.N., Kabanov S.I. et al. Strain measurement in transport engineering. - Novosibirsk: Nauka, 2014. - 272 from.).

Предлагаемый быстродействующий преобразователь, кроме универсальности при работе с различными первичными преобразователями, имеет больше диапазонов измерения, так как программируются не только источник тока и источник номинального напряжения, но делители напряжения, а также используемые инструментальные усилители имеют набор коэффициентов усиления. В предлагаемом устройстве имеется возможность изменять диапазон измерения в 64 раза.The proposed high-speed converter, in addition to universality when working with various primary converters, has more measurement ranges, since not only the current source and the rated voltage source are programmed, but the voltage dividers, as well as the instrumental amplifiers used, have a set of gain factors. In the proposed device, it is possible to change the measuring range by 64 times.

Claims (1)

Быстродействующий преобразователь изменения сопротивления датчиков в электрический сигнал, содержащий резистивные датчики, источник тока питания датчиков, аналого-цифровой преобразователь, цифроаналоговый преобразователь, инструментальные усилители, устройство управления, центральный процессор, отличающийся тем, что он снабжен основным и дополнительным источниками опорного напряжения, ключом для переключения питания датчиков, подключенным к дополнительному источнику опорного напряжения, двухпозиционными ключами для переключения режима измерения, подсоединенными к основному источнику опорного напряжения и инструментальным усилителям, программируемыми делителями напряжения потенциальных линий датчиков, ключом для переключения диапазона измерения аналого-цифрового преобразователя, подключенному к устройству управления, при этом выход основного источника опорного напряжения соединен с первым входом цифроаналогового преобразователя номинального значения, второй вход которого соединен с первым выходом устройства управления, а выход цифроаналогового преобразователя соединен со вторым входом первого и первым входом четвертого ключей двухпозиционного переключателя режима измерения, выход основного источника опорного напряжения соединен с первым входом первого ключа и с вторым входом второго ключа, а первый вход второго ключа соединен с общим проводом, управляющие входы четырех ключей объединены и соединены с вторым выходом устройства управления, выход первого ключа соединен с опорным входом второго инструментального усилителя, а опорный вход первого инструментального усилителя соединен с выходом второго ключа, неинвертирующий вход первого инструментального усилителя соединен с выходом первого программируемого делителя напряжения и вторым входом третьего ключа, выход второго программируемого делителя напряжения соединен с инвертирующим входом первого инструментального усилителя и вторым входом четвертого ключа, выход которого соединен с инвертирующим входом второго инструментального усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с выходом третьего ключа, а первый вход первого программируемого делителя напряжения соединен с первой потенциальной линией, второй вход соединен с третьим выходом устройства управления, первый вход второго программируемого делителя напряжения соединен со второй потенциальной линией, а обе потенциальные линии соединены с выходной диагональю моста, с потенциальными выводами одиночного резистивного датчика, термопарой и с датчиком с электрическим выходом, а выход дополнительного источника опорного напряжения последовательно соединен с первым входом второго цифроаналогового преобразователя, второй вход которого соединен с четвертым выходом устройства управления, выход второго цифроаналогового преобразователя соединен со входом источника тока, выход которого через второй вход ключа для переключения питания датчиков соединен с первой токовой линией и пятым выходом устройства управления, а первый вход ключа для переключения питания датчиков соединен с источником напряжения питания, вторая токовая линия соединена с общим проводом, а обе токовые линии соединены с диагональю питания моста и с токовыми выходами резистивного датчика, выход первого инструментального усилителя соединен со входом ключа для переключения диапазона измерения аналого-цифрового преобразователя и с первым входом третьего двухпозиционного ключа, второй вход ключа для переключения диапазона измерения аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом второго инструментального усилителя, управляющий вход ключа соединен с шестым выходом устройства управления, выход ключа соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого соединен с выходом устройства управления, цифровой выход аналого-цифрового преобразователя через цифровую шину данных соединен с центральным процессором, а шина управления соединена с центральным процессором и цифровым входом устройства управления.A high-speed converter for changing the resistance of sensors into an electrical signal containing resistive sensors, a sensor power supply current, an analog-to-digital converter, a digital-to-analog converter, instrumentation amplifiers, a control device, a central processor, characterized in that it is equipped with a primary and secondary voltage reference sources, a key for switching power sensors, connected to an additional source of reference voltage, on-off keys for switching I measuring mode, connected to the main reference voltage source and instrumentation amplifiers, programmable voltage dividers of potential sensor lines, a key to switch the measuring range of the analog-to-digital converter connected to the control device, while the output of the main reference voltage source is connected to the first input of the nominal digital-to-analog converter values, the second input of which is connected to the first output of the control device, and the output of the digital-to-analog pre the developer is connected to the second input of the first and first input of the fourth key of the on / off switch of the measurement mode, the output of the main source of the reference voltage is connected to the first input of the first key and to the second input of the second key, and the first input of the second key is connected to a common wire, the control inputs of the four keys are combined and connected to the second output of the control device, the output of the first key is connected to the reference input of the second instrumentation amplifier, and the reference input of the first instrumentation amplifier is connected connected to the output of the second key, the non-inverting input of the first instrument amplifier is connected to the output of the first programmable voltage divider and the second input of the third key, the output of the second programmable voltage divider is connected to the inverting input of the first instrument amplifier and the second input of the fourth key, the output of which is connected to the inverting input of the second instrumental amplifier, non-inverting input of which is connected to the output of the third key, and the first input of the first programmable divider voltage is connected to the first potential line, the second input is connected to the third output of the control device, the first input of the second programmable voltage divider is connected to the second potential line, and both potential lines are connected to the output diagonal of the bridge, with the potential terminals of a single resistive sensor, a thermocouple and a sensor with electrical output, and the output of the additional voltage reference is connected in series with the first input of the second digital-to-analog converter, the second input of which It is connected to the fourth output of the control device, the output of the second digital-to-analog converter is connected to the input of the current source, the output of which is connected to the first current line and the fifth output of the control device through the second input of the key for switching the sensor power, and the first input of the key for switching the sensor power is connected to the source supply voltage, the second current line is connected to a common wire, and both current lines are connected to the bridge diagonal and to the current outputs of the resistive sensor, the output of the first instrument amplifier is connected to the input of the key to switch the measuring range of the analog-to-digital converter and to the first input of the third on-off key, the second input of the key to switch the measuring range of the analog-to-digital converter is connected to the output of the second instrument amplifier, the control input of the key is connected to the sixth output of the control device , the key output is connected to the first input of the analog-to-digital converter, the second input of which is connected to the output of the control device, qi The analogue-to-digital converter background output is connected to the central processor via the digital data bus, and the control bus is connected to the central processor and the digital input of the control device.
RU2015155851A 2015-12-24 2015-12-24 High-speed converter of changing sensor resistance into electrical signal RU2619828C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015155851A RU2619828C1 (en) 2015-12-24 2015-12-24 High-speed converter of changing sensor resistance into electrical signal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015155851A RU2619828C1 (en) 2015-12-24 2015-12-24 High-speed converter of changing sensor resistance into electrical signal

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2619828C1 true RU2619828C1 (en) 2017-05-18

Family

ID=58715805

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015155851A RU2619828C1 (en) 2015-12-24 2015-12-24 High-speed converter of changing sensor resistance into electrical signal

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2619828C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU186107U1 (en) * 2018-10-24 2019-01-09 Закрытое акционерное общество "Электронные и механические измерительные системы" (ЗАО "ЭМИС") Sensor signal transducer in pressure sensor

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4200856A (en) * 1978-06-01 1980-04-29 Westinghouse Air Brake Company Differential clamp-on railway vehicle wheel detector
SU1128108A1 (en) * 1981-05-07 1984-12-07 Рязанский Радиотехнический Институт Converter of active resistance value to electrical signal
JPS6117072A (en) * 1984-07-02 1986-01-25 Hitachi Ltd Resistance variation detecting circuit
SU1714534A1 (en) * 1990-01-11 1992-02-23 Главное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Энергия" Relative resistance tester
RU2292051C2 (en) * 2005-01-11 2007-01-20 ФГУП "Сибирский научно-исследовательский институт авиации им. С.А. Чаплыгина" (ФГУП "СибНИА им. С.А. Чаплыгина") Transformer of resistive sensors' changing resistance into electric signal
RU2424533C2 (en) * 2009-05-19 2011-07-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сообщений" (СГУПС) Measuring transducer for high-speed strain-measuring system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4200856A (en) * 1978-06-01 1980-04-29 Westinghouse Air Brake Company Differential clamp-on railway vehicle wheel detector
SU1128108A1 (en) * 1981-05-07 1984-12-07 Рязанский Радиотехнический Институт Converter of active resistance value to electrical signal
JPS6117072A (en) * 1984-07-02 1986-01-25 Hitachi Ltd Resistance variation detecting circuit
SU1714534A1 (en) * 1990-01-11 1992-02-23 Главное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Энергия" Relative resistance tester
RU2292051C2 (en) * 2005-01-11 2007-01-20 ФГУП "Сибирский научно-исследовательский институт авиации им. С.А. Чаплыгина" (ФГУП "СибНИА им. С.А. Чаплыгина") Transformer of resistive sensors' changing resistance into electric signal
RU2424533C2 (en) * 2009-05-19 2011-07-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сообщений" (СГУПС) Measuring transducer for high-speed strain-measuring system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU186107U1 (en) * 2018-10-24 2019-01-09 Закрытое акционерное общество "Электронные и механические измерительные системы" (ЗАО "ЭМИС") Sensor signal transducer in pressure sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2771579A (en) Non-linearity compensation means
RU2619828C1 (en) High-speed converter of changing sensor resistance into electrical signal
RU2424533C2 (en) Measuring transducer for high-speed strain-measuring system
US3697871A (en) Single element adjustment for span and gain
RU2620895C1 (en) Signal simulator of strain gauge bridge sensors
RU2315325C1 (en) Device for imitating unbalance of strain-gage bridge
RU2707573C1 (en) Simulator of output signals of strain gages
RU2324899C2 (en) Method for nonelectrical quantities measurement by means of multiple-point instrumentation system with transfer function monitoring feature, and instrumentation system for implementation thereof
US4249127A (en) Standing wave ratio measuring system
US4081801A (en) Electronic measuring system with pulsed transducer
US4404856A (en) Strain measuring device
RU2245557C1 (en) Method and device for resistance measurements
RU2196296C2 (en) Procedure measuring relative deformation of structures while resistance strain gauges are connected to tensometer system
CN211954363U (en) Weighing system of strain type pressure sensor
RU2304283C1 (en) Device for transforming value of force to voltage
SU808875A1 (en) Device for measuring temperature difference ratio
US2162894A (en) Method and apparatus for measuring nonlinear impedances
RU2468334C1 (en) Method of correction of results of measurement by strain gage bridge transducer with tool amplifier
SU868514A1 (en) Device for measuring electrothermal non-linearity coefficient
CA1107832A (en) Multipoint measuring device
SU514198A1 (en) Gas flow meter
US3495169A (en) Modified kelvin bridge with yoke circuit resistance for residual resistance compensation
RU2477865C2 (en) Measuring device
SU932212A1 (en) Strain gauge device
GB1504130A (en) Readout means

Legal Events

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

Effective date: 20181225