SU1449913A1 - Apparatus for measuring signals of bridge-type transducers - Google Patents
Apparatus for measuring signals of bridge-type transducers Download PDFInfo
- Publication number
- SU1449913A1 SU1449913A1 SU874231842A SU4231842A SU1449913A1 SU 1449913 A1 SU1449913 A1 SU 1449913A1 SU 874231842 A SU874231842 A SU 874231842A SU 4231842 A SU4231842 A SU 4231842A SU 1449913 A1 SU1449913 A1 SU 1449913A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- input
- output
- control unit
- bridge
- inputs
- Prior art date
Links
Landscapes
- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к области измерительной техники и систем управлени и может быть использовано в устройствах измерени неэлектрических величин, а также в устройствах сопр жени первичных преобразователей с вычислительными комплексами. Цель изобретени - увеличение точности преобразовани за счет расширени динамического диапазона, что позволит уменьшить вли ние аддитивных погрешностей, измерени , таких, как шумы масштабного усилител сигналов мостовых датчиков, например при использовании тензорезисторных датчиков . Дл этого в устройство, содержащее мостовой датчик 1, источник 3 опорного напр жени , блок 2 питани мостового датчика, масштабный усилитель 4, фазочувствительный ф слThe invention relates to the field of measurement technology and control systems and can be used in devices for measuring non-electrical quantities, as well as in devices for coupling transducers with computer systems. The purpose of the invention is to increase the accuracy of the conversion by expanding the dynamic range, which will reduce the effect of additive errors, measurements, such as the noise of a large-scale amplifier of signals from bridge sensors, for example, when using strain gage sensors. To do this, a device containing a bridge sensor 1, a voltage source 3, a power supply unit 2 of the bridge sensor, a scale amplifier 4, a phase-sensitive f
Description
1one
Изобретение относитс к области измерительной техники и систем уп- равлени и может быть использовано в устройствах измерени незлектриче- скшс величин, а также в устройствах сопр жени первичных преобразователей с вычислительными комплексами.The invention relates to the field of measuring equipment and control systems and can be used in devices for measuring non-electric values, as well as in devices for coupling primary converters with computer complexes.
Цель изобретени - повьппение точности измерени за счет компенсации напр жени смещени и его дрейфа в расширенном динамическом диапазоне измерений..The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy by compensating for the bias voltage and its drift in the extended dynamic measuring range.
На чертеже представлена структурна схема устройства.The drawing shows a block diagram of the device.
Устройство содержит мостовой датчик 1, соединенньй входами с выходами блока 2 питани , вход которого соединен с выходом источника 3 опорного напр жени , масштабный усили- тель 4, входы которого соединены с выходами мостового датчика 1, а выход - с входом фазочувствительного демодул тора 5, выход которого соединен с первьм входом аналого-цифрового преобразовател 6, второй вход которого соединен с выходом источника 3 опорного напр жени , а третий - с тактовым генератором 7, который соединен с входом блока 8 управ лени , состо щего из делител 9 частоты и счетного триггера 10,, вькод блока 8 управлени соединен с управл ющим входом блока 2 питани ,, а управл ющий выход - с управл ющим входом цифрового накопител 11, состо щего из реверсивного счетчика I2 и регистра 13, коммутационньм элемент 14, выход которого соединен с управл ющим входом фазочувствительн го демодул тора-5, вход - с управл ющим входом блока 2 питани , а дв управл ющих входа - с угфавл ющимиThe device contains a bridge sensor 1, connecting inputs to the outputs of power supply unit 2, the input of which is connected to the output of source 3 of the reference voltage, a large-scale amplifier 4 whose inputs are connected to the outputs of bridge sensor 1, and the output to the input of a phase-sensitive demodulator 5, the output of which is connected to the first input of the analog-digital converter 6, the second input of which is connected to the output of the source 3 of the reference voltage, and the third to the clock generator 7, which is connected to the input of the control unit 8 consisting of the divider 9 of the frequency and the counting trigger 10, the code of the control unit 8 is connected to the control input of the power supply unit 2, and the control output is connected to the control input of the digital storage unit 11 consisting of a reversible counter I2 and a register 13, switching element 14, output which is connected to the control input of the phase-sensitive demodulator-5, the input is connected to the control input of the power supply unit 2, and the two control inputs are with a charger
выходами анализатора 15 уровн , состо щего из нуль-органа 16 и триггера 17 пам ти, которые соедин ютс с/ с первым входами элементов 18 и 19 совпадени , вторые входы которых соединены с выходом аналого-цифрово- - го преобразовател 6, причем выход первого элемента.18 совпадени соединен с суммирующим входом цифрового накопител 11 , а выход второго элемента 19 совпадени - с вычитающим входом цифрового накопител 11, при этом первый управл ющий вход анализатора 15 уровн соединен с входом ком1 1утационного элемента 14, а второй - с управл ющим выходом блока 8 управлени , выход первого элемента 8 совпадени соединен с суммирующим входом цифрового накопител 11, а выход второго элемента 19 совпадени - с вычитающим входом цифрового накопител 11, ключи 20 и 21, резисторы 22 () и 23 () the outputs of the level analyzer 15, consisting of a null organ 16 and a memory trigger 17, which are connected with the first inputs of the matching elements 18 and 19, the second inputs of which are connected to the output of the analog-digital converter 6, and the output of the first element 18 match is connected to the summing input of the digital storage device 11, and the output of the second element 19 coincidence is connected to the subtractive input of the digital storage device 11, with the first control input of the analyzer 15 level connected to the input of the commutation element 14, and the second to the control output the control unit 8, the output of the first coincidence element 8 is connected to the summing input of the digital storage device 11, and the output of the second matching element 19 is connected to the subtractive input of the digital storage device 11, keys 20 and 21, resistors 22 () and 23 ()
Устройство работает следующим образом .The device works as follows.
Напр жение с источника 3 опорного напр жени поступает на блок 2 питани , а с него на диагональ питани мостового датчика I. На выходе мостового датчика 1 по вл етс сигнал, которьм усиливаетс масштабным усилителем 4 и поступает через фазочувст- вительньш демодул тор 5 на вход аналого-цифрового преобразовател 6, на другой вход которого поступает напр жение с источника 3 опорного напр - жени . Частота с тактового генератора 7 поступает на блок 8 управлени , в котором с помощью делител 9 частоты и счетного триггера 10 происходит формиро вание времени измерени , состо щего из двух равных полупериодов , в каждый из которых происходит изменение пол рности напр жени питани блока 2 питани и выходных сигналов мостового датчика 1 и масштабного усилител 4. На вход аналого-цифрового преобразовател 6 должно поступать напр жение одной пол рности, так как опорное напр жение с источника 3 опорного напр жени имеет посто нную пол рность.The voltage from the source 3 of the reference voltage is supplied to the power supply unit 2, and from it to the diagonal power supply of the bridge sensor I. At the output of the bridge sensor 1, a signal appears that is amplified by the large-scale amplifier 4 and is fed through the phase-sense demodulator 5 to the input analog-to-digital converter 6, to the other input of which voltage is supplied from source 3 of reference voltage. The frequency from the clock generator 7 is supplied to the control unit 8, in which, using the frequency divider 9 and the counting trigger 10, a measurement time is formed consisting of two equal half periods, each of which changes the polarity of the supply voltage of the power supply 2 and output signals of the bridge sensor 1 and the scale amplifier 4. The input of the analog-digital converter 6 must receive a voltage of one polarity, since the reference voltage from the source 3 of the reference voltage has a constant polarity s.
Фазочувствительный демодул тор 5 осуществл ет выпр мление переменного по знаку напр жени с выхода мае- 15 налы U и U будут одной пол рностиThe phase-sensitive demodulator 5 performs the rectification of alternating voltage sign from the output of the channel U and U will be of the same polarity
штабного усилител 4 выходным сигналом коммутационного элемента 14, управл емого блоком 8 управлени : если ключ 20 замкнут, а ключ 21 разомкнут, то на выходе фазочувствительного демодул тора 5 будет следующее напр жение:the head amplifier 4 output signal of the switching element 14 controlled by the control unit 8: if the key 20 is closed and the key 21 is open, then the output of the phase-sensitive demodulator 5 will be the following voltage:
и, и, (-) -и,.and, and, (-) -and ,.
R,R,
R. R.
г-г.yr
Uj, -и.Uj, and.
т.е. напр жение одной пол рности.При наличии напр жени смещени эти напр жени будут иметь следующие величины:those. voltage of one polarity. If there is a bias voltage, these voltages will have the following values:
и, и.and, and
+ е.+ e.
1, - с -с/и г С -с/и , где и,, - измер емое напр жение с выхода мостового датчика-.1, - с-с / and г С -с / and, where and, is the measured voltage from the output of the bridge sensor-.
при различных пол рност х питающего напр жени мостового датчика 1, а на выходе - противоположной.При этом при смене пол рности сигнала 20 на выходе фазочувствительного демодул тора 5 измен етс на противоположное состо ние нуль-органа- 16, анализатора 15 уровн и выходные сигналы его триггера 17, что при- 25 ведет к смене пол рности сигналов на управл ющих входах и выходе коммутационного элемента 14, а также на управл ющем входе фазочувстви- тельного демодул тора 5, а значит иat different polarities of the supply voltage of the bridge sensor 1, and at the output - opposite. At the same time, when the polarity of the signal 20 at the output of the phase-sensitive demodulator 5 is changed, the zero-body-16 analyzer 15 level and output signals its trigger 17, which leads to a change in the polarity of the signals at the control inputs and output of the switching element 14, as well as at the control input of the phase-sensitive demodulator 5, and hence
) U(. (1 ) Uj., 30 к изменению пол рности его выходного) U (. (1) Uj., 30 to change the polarity of its output
сигнала, к запрещению прохождени с выходных сигналов аналого-цифрового преобразовател 6 через элемент 18 совпадени на суммирующий вход ре- 2g версивного счетчика 12 и к разреше- нию прохождени выходных сигналов аналого-цифрового преобразовател 6 через элемент 19 совпадени на вычитающий вход реверсивного счетчикаsignal, to prohibit the passage from the output signals of the analog-digital converter 6 through the coincidence element 18 to the summing input of a re-2g counter 12 and to permit the output of the signals of the analog-digital converter 6 to pass through the coincidence element 19 to the reversing counter input
при 42 at 42
а если ключ 21 замкнут, ключ 20 разомкнут , то будет следующее напр жение:and if the key 21 is closed, the key 20 is open, then the following voltage will be:
RT.}RT.}
22 2222 22
и Ue напр жение смещени масштабного усилител ,and Ue is the bias voltage of the scale amplifier,
и иметь одну пол рность при U SCM В этом случае на входе анализатора 15 уровн будет посто нное по пол рности напр жение, а на выходах коммутационного элемента 14 (D-тригге- ра) будут сигналы: разрешающий поступление выходных сигналов аналого- цифрового преобразовател 6 через элемент 18 совпадени на суммирующий вход реверсивного счетчика 12 и запрещающий поступление выходных сигналов аналого-цифрового преобразовател 6 через элемент 19 совпадени на вычитающий вход реверсивного счетчика 12. На выходе устройства в регистре 13 будет информаци , соответствующа сумме и, и U2:and have one polarity at U SCM In this case, the input of the level analyzer 15 will have a constant voltage, and the outputs of the switching element 14 (D-flip-flop) will be signals: allowing the output signals of the analog-digital converter 6 through the element 18 to match the summing input of the reversible counter 12 and prohibiting the output of the output signals of the analog-digital converter 6 through the element 19 to match the subtracting input of the reversing counter 12. The output of the device in the register 13 will be and, corresponding to the sum of and, and U2:
и, + Uj 2U,and, + uj 2U,
40 12. При этом на выходе устройства в регистре 13 будет число, соответствующее разности напр жений L и U40 12. At the same time, the output of the device in register 13 will be a number corresponding to the difference of voltages L and U
дл случа U(, , (for the case of U (,, (
е, e,
4545
и; - и;and; - and;
(е,-н Ue)-(e,- и,) 2U, (e, -n Ue) - (e, - and,) 2U,
т.е. в этом случае (Up-i ЕСИ также произойдет компенсаци напр жени смещени и его дрейфа масштабногоthose. in this case (Up-i ESI will also compensate for the bias voltage and its large-scale drift
50 усилител 4.50 amp 4.
Таким образом, введение в устройство анализатора уровн комбинационного элемента и двух элементов совпадени позволило увеличить точностьThus, the introduction of the level analyzer of the combining element and the two coincidence elements into the device made it possible to increase the accuracy
55 преобразовател за счет обеспечени работоспособности устройства и компенсации напр жени смещени и его дрейфа не только при измерении сиг- « налов мостового датчика дл Uj. 7 e,| ,55 of the converter by ensuring the operability of the device and compensation of the bias voltage and its drift, not only when measuring the signals of the bridge sensor for Uj. 7 e, | ,
т.е. произойдет компенсаци напр жени смещени и его дрейфа масштабного усилител 4. Цикличность измерени и работы цифрового накопител 1 обеспечиваетс счетным триггером 10 сблока 8 управлени путем возврата в исходное состо ние реверсивного счетчика 12, а также триггера 17 пам ти, анализатора 15 уровн при каждом изменении пол рности питани блока 2 питани мостового датчика 1. Если Uj. е J./4, то на выходе фазо- --чувствительного демодул тора 5 сиг40 12. При этом на выходе устройства в регистре 13 будет число, соответствующее разности напр жений L и Uthose. the offset voltage and its drift of the scale amplifier 4 will be compensated. The cycling of the measurement and operation of the digital storage device 1 is provided by the counting trigger 10 of the control unit 8 by resetting the reversing counter 12 and the level 17 trigger 17 of the analyzer each time the field changes power supply unit 2 power supply bridge sensor 1. If Uj. e J./4, then at the output of the phase-sensitive demodulator 5 sig40 12. At the same time, at the output of the device in register 13 there will be a number corresponding to the difference of voltages L and U
дл случа U(, , (for the case of U (,, (
е, e,
5five
и; - и;and; - and;
(е,-н Ue)-(e,- и,) 2U, (e, -n Ue) - (e, - and,) 2U,
т.е. в этом случае (Up-i ЕСИ также произойдет компенсаци напр жени смещени и его дрейфа масштабногоthose. in this case (Up-i ESI will also compensate for the bias voltage and its large-scale drift
0 усилител 4.0 amplifier 4.
Таким образом, введение в устройство анализатора уровн комбинационного элемента и двух элементов совпадени позволило увеличить точностьThus, the introduction of the level analyzer of the combining element and the two coincidence elements into the device made it possible to increase the accuracy
5 преобразовател за счет обеспечени работоспособности устройства и компенсации напр жени смещени и его дрейфа не только при измерении сиг- « налов мостового датчика дл Uj. 7 e,| ,5 of the converter due to the operability of the device and the compensation of the bias voltage and its drift, not only when measuring the signals of the bridge sensor for Uj. 7 e, | ,
но и дл Uj, е., т.е. за счет расширени динамического диапазона. Степень расширени составит величину ебл,(1-К.д,х,/Ка„), где К„ - коэффици- j ент усилени масштабного усилител 4, Кдц - коэффициент анализатора уровн (нуль-органа 16),т.е. точность измерени повышаетс за счет увеличени измер емого сигнала юbut for uj, e., i.e. by expanding the dynamic range. The degree of expansion will be equal to ebl, (1-Kd, x, / Ka „), where К„ is the gain factor of the scale amplifier 4, Cdc is the coefficient of the level analyzer (zero-organ 16), i.e. measurement accuracy is increased by increasing the measured signal
Uf + е,„(1-КUf + e, „(1-К
) И значит,мень15) And so, less 15
- - i а- - i a
шего вли ни аддитивных погрешностей, как, например, шумы масштабного усили тел 4.This is due to the influence of additive errors, such as, for example, the noise of large-scale forces of bodies 4.
формула изобретени Устройство дл измерени сигналов мостовых датчиков, содержащее две пары клемм дл подключени мостового датчика, перва из которых соединена с соответствующими выходами блока пи-20 тани , а втора пара - с соответствующими входами масштабного усилител , управл ющий вход блока питани соеди- . ней с первым выходом блока управлени , источник опорного напр жени , 25 вь код которого соединен с входом блока питани и первым входом аналого- цифрового преобразовател , второй вход которого через фазочувствитель- ный демодул тор соединен с выходом масштабного усилител ;. выход тактового генератора соединен с входом бло30Claims An apparatus for measuring signals of bridge sensors, containing two pairs of terminals for connecting a bridge sensor, the first of which is connected to the corresponding outputs of the PI-20 unit, and the second pair - to the corresponding inputs of the scale amplifier, the control input of the power supply unit. it with the first output of the control unit, the source of the reference voltage, 25 which code is connected to the input of the power supply unit and the first input of the analog-digital converter, the second input of which is connected to the output of the large-scale amplifier via a phase-sensitive demodulator ;. the output of the clock generator is connected to the input of block 30
j j
1515
20 . 25 3020 . 25 30
ка управлени и третьим входом аналого- цифрового преобразовател , второй выход блока управлени соединен с управл ющим входом цифрового накопител , отличающеес тем, что, с целью повьшени точно сти измерени , в него введены анализатор уровн , коммутационный элемент и два элемента совпадени , при этом первый вход анализатора уровн соединен с выходом фазочувствительного демодул тора , а выход коммутационного элемента соединен с управл ющим входом фазочувствительното демодул тора, второй вход анализатора уровн соединен с первым выходом блока управлени и первым входом коммутационного элемента, третий вход анализатора уровн соединен с вторым выходом блока управлени , первый и второй выходы анализатора уровн соединены соответственно с вторым и третьим входами коммутационного элемента и первыми входами элементов совпадени , вторые входы которых соединены с выходом аналого-цифрового, преобразовател , выход первого элемента совпадени соединен с суммирующим входом цифрового накопител , а выход второго - с вычитающим входом цифрового накопител .control and the third input of the analog-digital converter, the second output of the control unit is connected to the control input of the digital storage device, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, a level analyzer, a switching element and two coincidence elements are inserted, the first the input of the level analyzer is connected to the output of the phase-sensitive demodulator, and the output of the switching element is connected to the control input of the phase-sensitive demodulator, the second input of the level analyzer is connected to the first the output of the control unit and the first input of the switching element, the third input of the level analyzer is connected to the second output of the control unit, the first and second outputs of the level analyzer are connected respectively to the second and third inputs of the switching element and the first inputs of the matching elements, the second inputs of which are connected to the analog-digital output , the converter, the output of the first element of the match is connected to the summing input of the digital storage device, and the output of the second - to the subtractive input of the digital storage device.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU874231842A SU1449913A1 (en) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | Apparatus for measuring signals of bridge-type transducers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU874231842A SU1449913A1 (en) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | Apparatus for measuring signals of bridge-type transducers |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1449913A1 true SU1449913A1 (en) | 1989-01-07 |
Family
ID=21299092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU874231842A SU1449913A1 (en) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | Apparatus for measuring signals of bridge-type transducers |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1449913A1 (en) |
-
1987
- 1987-03-31 SU SU874231842A patent/SU1449913A1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР . № 782150, кл. Н 03 К 13/20, 1979. Авторское свидетельство СССР № 1034173, кл. Н 03 К 13/20, 1983. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4315254A (en) | Self-compensating A-D converter | |
| US4091683A (en) | Single channel electrical comparative measuring system | |
| US4786875A (en) | Conductivity measuring circuit | |
| SU1449913A1 (en) | Apparatus for measuring signals of bridge-type transducers | |
| SU855534A1 (en) | Device for measuring direct-current resistance | |
| SU949807A1 (en) | A-d converter | |
| SU974109A1 (en) | Strain gauge device (its versions) | |
| SU464781A1 (en) | The converter of small displacements in the duty cycle | |
| SU1252730A1 (en) | Device for measuring acceleration | |
| SU1247855A1 (en) | Information input device | |
| RU2018136C1 (en) | Measuring voltage-to-time interval converter | |
| SU1287081A1 (en) | Electric surveying station | |
| SU1336233A1 (en) | Device for measuring differential non-linearity of digital-to-analog converters | |
| SU1248065A1 (en) | Versions of stochastic voltmeter | |
| SU1760482A1 (en) | Digital automatic meter of magnetic induction | |
| SU1688186A1 (en) | Digital phasometer | |
| SU1689764A1 (en) | A light beam deviometer | |
| SU809187A1 (en) | Digital measuring system | |
| SU924721A1 (en) | Integrating device | |
| SU954907A1 (en) | Device for measuring constant magnetic field magnetic induction | |
| RU1781565C (en) | Strain measurement device | |
| RU2018137C1 (en) | Voltage-time interval transducer | |
| SU762171A1 (en) | A-d-conversion method and apparatus | |
| SU1504489A1 (en) | Contact-free displacement-to-frequency transducer | |
| SU575772A1 (en) | Digital voltmeter |