SU1580260A1 - Strain bridge signal-to-time interval converter - Google Patents
Strain bridge signal-to-time interval converter Download PDFInfo
- Publication number
- SU1580260A1 SU1580260A1 SU874306618A SU4306618A SU1580260A1 SU 1580260 A1 SU1580260 A1 SU 1580260A1 SU 874306618 A SU874306618 A SU 874306618A SU 4306618 A SU4306618 A SU 4306618A SU 1580260 A1 SU1580260 A1 SU 1580260A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- input
- outputs
- inputs
- strain gauge
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к электроизмерительной технике и может быть использовано дл измерени деформацией с помощью тензорезисторов. Цель изобретени - повышение чувствительности и точности преобразовани - достигаетс путем увеличени числа рабочих плеч тензомоста и автоматической компенсации начального разбаланса. Дл этого в преобразователь введены два рабочих плеча тензомоста, второй разр дный резистор, соедин ющий третьи входы коммутаторов с общей шиной, дополнительный операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с вторым выходом тензомоста, резистивный делитель, вход которого подключен к источнику посто нного напр жени , а выход - к неинвертирующему входу компенсирующего операционного усилител , ключ, соедин ющий выход названного дополнительного операционного усилител с выходом делител , и блок управлени , имеющий два входа, первый из которых соединен с выходом источника посто нного напр жени , а второй - с выходом компаратора, и семь выходов, первый из которых соединен с целью балансировки нул дополнительного операционного усилител , второй, третий и четвертый соединены с упавл ющими входами коммутаторов, п тый выход соединен с управл ющим входом ключа, а шестой и седьмой выходы вл ютс выходами преобразовател . Введенные усовершенствовани позвол ют сохранить нечувствительность к изменени м напр жени питани и остаточных параметров ключей коммутатора. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.The invention relates to electrical measuring technology and can be used to measure deformation using strain gages. The purpose of the invention, to increase the sensitivity and accuracy of the conversion, is achieved by increasing the number of working arms of the strain gauge and automatically compensating for the initial imbalance. To do this, two working arms of the strain gauge were inserted into the converter, a second discharge resistor connecting the third inputs of switches to a common bus, an additional operational amplifier whose non-inverting input is connected to the second output of the tension bridge, a resistive divider whose input is connected to a constant voltage source and the output is to the non-inverting input of the compensating operational amplifier, the key connecting the output of the said additional operational amplifier with the output of the divider, and the control unit having two stroke, the first of which is connected to the output of a constant voltage source, and the second - to the output of the comparator, and seven outputs, the first of which is connected to balance the zero of the additional operational amplifier, the second, third and fourth are connected to the control inputs of the switches, This output is connected to the control input of the key, and the sixth and seventh outputs are the outputs of the converter. The enhancements introduced preserve insensitivity to changes in the supply voltage and residual parameters of the switch keys. 1 hp f-ly, 1 ill.
Description
Изобретение относитс к электроизмерительной технике и может быть использовано дл измерени деформации с помощью тензорезисторов.This invention relates to electrical measuring technology and can be used to measure strain using strain gages.
Целью изобретени вл етс повышение чувствительности и точности преобразовани за счет увеличени числаThe aim of the invention is to increase the sensitivity and accuracy of the conversion by increasing the number
рабочих плеч тензомоста и автоматичес- кой компенсации начального разбаланса.working shoulders of the tensomebridge and automatic compensation of the initial unbalance.
На чертеже представлена функциональна схема преобразовател .The drawing shows the functional diagram of the Converter.
Преобразователь содержит источник .1 посто нного напр жени , полюса которого соединены с резистивным делителем 2 и тензомостом 3, а через разр дные резисторы 4-1 и 4-2 и через измерительный коммутатор 5 и коммутатор 6 обратной св зи - с входами ком- пенсирующего операционного усилител 7 и интегратора 8, к выходу и входу которого соответственно присоединены входы компаратора 9, выход дополнительного операционного усилител 10 через ключ 11 соединен с выходом ре- зистивного делител 2 и неинверсным входом усилител 7, первый вход блока 1,2 управлени соединен с вторым зажимом питани тензомоста 3, второй вход - с выходом компаратора 9, первый выход блока 12 соединен с регулирующим входом усилител 10, второй, третий и четвертый - с коммутаторами 5 и 6, п тый - с ключом 11, шестой вл етс знаковым, седьмой - информационным .The converter contains a source of constant voltage .1, the poles of which are connected to resistive divider 2 and strain gauge 3, and through the discharge resistors 4-1 and 4-2 and through measuring switch 5 and feedback switch 6 to the inputs of the compensator. operational amplifier 7 and integrator 8, the output and input of which are respectively connected to the inputs of comparator 9, the output of additional operational amplifier 10 is connected via switch 11 to the output of resistive divider 2 and the non-inverse input of amplifier 7, the first input of control unit 1.2 It is connected to the second power supply terminal of the tension bridge 3, the second input is connected to the output of the comparator 9, the first output of the unit 12 is connected to the control input of the amplifier 10, the second, third and fourth to the switches 5 and 6, the fifth to the switch 11, the sixth is sign, seventh - informational.
Блок 12 управлени в свою очередь содержит элемент 13 сброса и тактировани с ключом 14, инвертор 15, эле- менты И 16-19, элемент ИЛИ 20, триггеры 21-23, одновибраторы 24-25, регистр 26 последовательных приближений и цифроаналоговый преобразователь (ПАП) 27.The control unit 12 in turn contains a reset and clocking element 13 with a key 14, an inverter 15, elements AND 16-19, an element OR 20, triggers 21-23, one-shot 24-25, a sequential approximation register 26, and a digital-to-analog converter (PAP ) 27.
Преобразователь работает следующим образом.The Converter operates as follows.
В исходном состо нии ключ 14 разомкнут . Элемент 13 вырабатывает на одном из своих выходов сигнал сброса, который поступает на соответствующий вход регистра 26 и на один из входов элемента ИЛИ 20, вызыва сброс D- триггера 22 в ноль. При этом в регистре 26 устанавливаетс комбинаци 011...1, котора посредством ЦДЛ 27 преобразуетс в эквивалентное напр же- ние определенной величины и пол рности , поступающее затем в цепь балансировки нул операционного усилител 10 Нулевой сигнал с другого выхода элемента 13 после инвертировани инвертором 15 сбрасывает триггер 21 в ноль при этом замкнуто по одному ключу в коммутаторах 5 и 6, а конденсатор интегратора зар жен до своего макси- мального значени напр жени . Если пол рность этого напр жени така , как изображено на чертеже, то это означает, что замкнуты нижние ключи коммутаторов и на выходе компаратора 9 сигнал нулевого уровн ,In the initial state, the key 14 is open. Element 13 generates a reset signal at one of its outputs, which is fed to the corresponding input of register 26 and to one of the inputs of the element OR 20, causing the D-flip-flop 22 to reset to zero. In this case, in register 26, a combination 011 ... 1 is set, which is converted by means of the digital signature module 27 to an equivalent voltage of a certain size and polarity, which then enters the zero balancing circuit of operational amplifier 10. The zero signal from another output of element 13 is inverted by inverter 15 resets the flip-flop 21 to zero while closed with one key in switches 5 and 6, and the integrator capacitor is charged to its maximum voltage value. If the polarity of this voltage is such as shown in the drawing, this means that the lower switches of the switches are closed and the output of the comparator 9 is a zero level signal,
С замыканием ключа 14 начинаетс непосредственна работа преобразовател . Элемент 13 снимает сигнал сброса на первом своем выходе, а на втором генерирует сигнал Пуск, с по влением которого замыкаетс ключ 11 и срабатывает одновибратор 25, реагирующий на любое изменение состо ни его входа. Импульс с выхода одновибра тора поступает на счетный вход D-триг гера 23 и производит его установку в состо ние, определ емое сигналом с компаратора 9, т.е. в ноль. При этом замыкаютс верхние ключи коммутаторов и конденсатор интегратора начинает разр жатьс . Готовность интегратора к первому такту интегрировани фиксируетс компаратором, сигнал 1 с выхода которого запускает одно- вибратор 24, который также реагирует на любое изменение состо ни его входа . Импульс с выхода одновибратора поступает на вход элемента И 16, на втором входе которого уже присутствует сигнал с выхода элемента 13. Элемент И 16 срабатывает и запускает триггер 21. При этом верхние ключи коммутаторов размыкаютс , а средние замыкаютс и начинаетс первый такт интегрировани , длительность которого отсчитываетс элементом 13 с момента установки триггера 21 в единичное состо ние.With the closure of the key 14, the direct operation of the converter begins. Element 13 removes the reset signal at its first output, and at the second it generates a Start signal, the appearance of which closes key 11 and a one-shot 25 triggered, which reacts to any change in the state of its input. The impulse from the one-shot output comes to the counting input D-flip-flop 23 and sets it to the state determined by the signal from comparator 9, i.e. to zero. This closes the top switches of the switches and the integrator capacitor begins to discharge. The readiness of the integrator for the first integration cycle is recorded by the comparator, the signal 1 from the output of which triggers the single vibrator 24, which also responds to any change in the state of its input. The impulse from the one-shot output is fed to the input of element AND 16, the second input of which already has a signal from the output of element 13. And element 16 triggers and triggers trigger 21. In this case, the upper switches of the switches open, and the middle ones close and start the first integration cycle, the duration of which counted by element 13 since the installation of the flip-flop 21 in one state.
На неинвертирующем входе операционного усилител (ОУ) 7 фиксируетс напр жение UAtUK, где ил - выходное напр жение левого плеча тензомоста; Uц - напр жение компенсации. Такое же напр жение фиксируетс на выходе правого плеча тензомоста. Ток, протекающий через конденсатор интегратораAt the non-inverting input of the operational amplifier (OA) 7, the voltage UAtUK is fixed, where silt is the output voltage of the left arm of the strain gauge; Uc is the compensation voltage. The same voltage is fixed at the output of the right arm of the tensome bridge. The current flowing through the capacitor of the integrator
ТТ . -i-TT. ТТTt. -i-tt Tt
(1)(one)
UA±UK-Un UA ± UK-Un
I, --,I, -,
К8ЫХK8YKH
мm
где I - ток первого такта интегрировани ;where I is the current of the first integration cycle;
Un - выходное напр жение ненагруженного правого плеча тензомоста;Un is the output voltage of the unloaded right shoulder of the tensome bridge;
R ВЬ(Х - выходное сопротивление правого плеча тензомоста. Учитыва то, чтоR VB (X - output resistance of the right shoulder of the strain gauge. Considering that
UA-Un Ј0En; и R6b,x R0/2, где Е п - напр жение питани тензомоста;UA-Un Ј0En; and R6b, x R0 / 2, where E p is the supply voltage of the strain gauge;
Ј0 - относительное значение начального разбаланса тензомоста;Ј0 is the relative value of the initial unbalance of the tensome bridge;
5158П26П5158P26P
- суммарный коэффициент передачи ЦАП и цепи балансировки нул ОУ; сопротивление тензорезистора,- the total transfer coefficient of the DAC and the balancing circuit zero of the OS; resistance strain gauge,
имеемwe have
2EnieftiK)2EnieftiK)
R, R,
26П26P
цикле преобразовани D-триггер 22 будет устанавливатьс в 1, а после срабатывани компаратора - сбрасыватьс , формиру выходную величину преобразовател в виде временного интервалаthe conversion cycle, D-flip-flop 22 will be set to 1, and after the comparator triggered it will be reset, forming the output value of the converter in the form of a time interval
10ten
После окончани заданного времени первого такта интегрировани сигнал Пуск на выходе элемента 13 становитс равным нулю. Срабатывает одно- вибратор 25 и в D-триггер 23 снова заноситс состо ние компаратора 9. Одновременно с этим сбрасываетс триг- гер 21 и размыкаетс ключ 11. В коммутаторах замыкаютс соответствующие разр дные ключи и конденсатор интегратора начинает разр жатьс токомAfter the end of the predetermined time of the first integration cycle, the Start signal at the output of element 13 becomes equal to zero. The single-vibrator 25 is activated and the comparator 9 is set again in the D-flip-flop 23. At the same time, the flip-flop 21 is reset and the key 11 is opened. In the switches, the corresponding bit switches are closed and the integrator capacitor begins to discharge with current
2020
т JJS- Li 2Rp t JJS- Li 2Rp
(3)(3)
где R р - сопротивление разр дного резистора 4.where R p is the resistance of the discharge resistor 4.
Момент окончани разр да фиксируетс компаратором 9. При этом срабатывает одновибратор 24, импульс с его выхода через элемент И 17 воздействует на счетный вход регистра. Состо ние пр мого выхода D-триггера 23, соединенного с информационным входом регистра, заноситс в последний и на выходе регистра по вл етс комбинаци Q011...1, где Q - состо ние выхода названного триггера.The moment of the end of the discharge is fixed by the comparator 9. In this case, the one-shot 24 is triggered, the pulse from its output through the element 17 acts on the counting input of the register. The direct output state of the D-flip-flop 23, connected to the information input of the register, is entered into the last one and at the output of the register appears the combination Q011 ... 1, where Q is the output state of the named flip-flop.
Далее элемент 13 снова формирует сигнал Пуск и весь описанный процесс аналогичным образом повтор етс до тех пор, пока не завершитс компенсаци . Завершение компенсации возможно при том условии, что компенсирующее напр жение U к входит в формулу (1) со знаком плюс nptt максимальном коде регистра и со знаком минус при минимальном, а его наибольша величина - не меньше величины начального разбаланса тензомоста. Данное условие продиктовано необходимостью обеспечить правильное занесение информации в регистр и легко выполнимо путем опытного подбора коэффициентов передачи ЦАП и цепи балансировки нул операционного усилител Ю.Then, the element 13 again generates the Start signal and the entire described process is repeated in the same way until the compensation is completed. The completion of compensation is possible under the condition that the compensating voltage U k enters into formula (1) with the plus nptt sign, the maximum register code and the minus sign at the minimum, and its maximum value is not less than the initial unbalance of the strain gauge. This condition is dictated by the need to ensure the correct entry of information into the register and is easily accomplished by an experienced selection of the transfer coefficients of the DAC and the zero balancing circuit of the operational amplifier Y.
По завершении процесса компенсации устройство готово к измерению, о чем свидетельствует сигнал конца преобразовани регистра, поступающий на D-вход триггера 22. При этом после исчезновени сигнала Пуск в каждомUpon completion of the compensation process, the device is ready for measurement, as evidenced by the signal of the end of the register conversion arriving at the D input of the trigger 22. In this case, after the disappearance of the Start signal in each
10ten
- - 20- - 20
2525
30thirty
3535
5050
lill- -E-i : R,lill- -E-i: R,
(4)(four)
(5J(5J
J-2 оJ-2 about
где Т, - длительность первого тактаwhere T is the duration of the first measure
интегрировани ;integration;
Ј - относительное значение текущего разбаланса тензомоста. С учетом того обсто тельства, что после завершени компенсации К Ј0 с заданной.степенью точности, определ емой разр дностью ЦАП, формула преобразовани устройства примет окончательный видЈ is the relative value of the current unbalance of the tensome bridge. Taking into account the fact that after the completion of the compensation K Ј0 with a given degree of accuracy determined by the DAC resolution, the device conversion formula will take the final form
т .llL TZ . .t .lll tz. .
На втором выходе преобразовател , соединенного с пр мым выходом D-триггера 23, в это врем присутствует информаци о знаке измер емой величины .The second output of the converter connected to the direct output of the D-flip-flop 23 at this time contains information on the sign of the measured value.
Из формулы (.5) преобразовани видно , что по сравнению с известным устройством повышаетс чувствительность преобразовател за счет увеличени числа рабочих плеч тензодатчика при одновременном сохранении нечувствительности к изменени м напр жени питани и остаточных параметров ключей коммутатора. При этом за счет автоматической компенсации начального разбаланса, также независимой от изменени напр жени питани , повышает- дО с точность преобразовани .From the conversion formula (.5), it can be seen that, compared with the known device, the sensitivity of the converter increases by increasing the number of working arms of the strain gauge while maintaining insensitivity to variations in the supply voltage and residual parameters of the switch keys. At the same time, due to the automatic compensation of the imbalance, which is also independent of the change in the supply voltage, it increases the initial conversion accuracy.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874306618A SU1580260A1 (en) | 1987-09-16 | 1987-09-16 | Strain bridge signal-to-time interval converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874306618A SU1580260A1 (en) | 1987-09-16 | 1987-09-16 | Strain bridge signal-to-time interval converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1580260A1 true SU1580260A1 (en) | 1990-07-23 |
Family
ID=21327957
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU874306618A SU1580260A1 (en) | 1987-09-16 | 1987-09-16 | Strain bridge signal-to-time interval converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1580260A1 (en) |
-
1987
- 1987-09-16 SU SU874306618A patent/SU1580260A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Малогабаритна измерительна аппаратура ЭМА-П. Паспорт ИП 153ПС. , Новокубанск: Экспериментальное предпри тие КубНИИТиМ, 198J. Скобелев О.П. Методы преобразовани и устройства сбора измерительной информации. Куйбышев, 1980, с. 67. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4357600A (en) | Multislope converter and conversion technique | |
EP0144834B1 (en) | Load cell type weight-measuring device | |
US4091683A (en) | Single channel electrical comparative measuring system | |
US4236590A (en) | Balance with compensated loading and reference systems | |
SU1580260A1 (en) | Strain bridge signal-to-time interval converter | |
CA1224879A (en) | Voltage-to-frequency and analog-to-digital converter circuit | |
SU1323985A1 (en) | Digital meter of four-pole network gain factor | |
SU974146A1 (en) | Digital temperature meter | |
SU367389A1 (en) | DIGITAL VOLTMETER OF THE ACTIVE VALUE OF THE PERIODIC VOLTAGE OF AN ARBITRARY FORM | |
SU773451A1 (en) | Apparatus for measuring temperature | |
SU1656469A1 (en) | Digital measuring bridge | |
SU1364999A1 (en) | Device for measuring parameters of sub x c sub x two-terminal networks incorporated in tri-pole closed electric circuit | |
SU999155A1 (en) | High-frequency signal amplitude measuring device | |
SU1642229A1 (en) | Device for automatic balancing of strain gauge bridge | |
SU1101684A1 (en) | Digital instrument for strain-gauge balance | |
SU994928A1 (en) | Digital measuring device for strain-gauge balance | |
SU938164A1 (en) | Digital multi-point measuring bridge | |
SU1751849A1 (en) | Resistance-to-code converting device | |
SU481130A1 (en) | Device for converting signals from resistive sensors into a digital code | |
RU2002365C1 (en) | Bridge converter of analog value to time interval | |
SU1471064A1 (en) | Instrument for measuring signals of parametric converters | |
RU2097777C1 (en) | Multiple-channel converter of signals from resistor detectors to time interval | |
SU1624351A1 (en) | Device for resistance checking and measurement | |
SU708507A1 (en) | Meter of time characteristics of transient processes | |
SU836637A1 (en) | Logarithmic analogue-digital converter |