SU1583770A1 - Устройство дл измерени давлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области приборостроени , может быть использовано в системах измерени  давлени  с цифровой обработкой данных и обеспечивает повышение точности. Устройство дл  измерени  давлени  содержит упругий чувствительный элемент 1, дифференциальный трансформаторный преобразователь 2, генератор 8 пр моугольных импульсов с пр мым и инверсным выходами, компаратор 10, первый вход которого подключен к вторичной обмотке 6 трансформаторного преобразовател , источник 13 опорного напр жени . В устройство введены реверсивный двоичный счетчик 11 и цифроаналоговый преобразователь 12, аналоговый выход которого подключен к второму входу компаратора 10. Компаратор производит сравнение напр жени  с выхода дифференциального трансформаторного преобразовател  и с цифроаналогового преобразовател  12 и увеличивает или уменьшает код реверсивного счетчика на единицу младшего разр да. Выходом устройства  вл етс  кодовый выход реверсивного счетчика. Кроме того, в цепь между выходом источника напр жени  и входом опорного напр жени  цифроаналогового преобразовател  введен дополнительный ключ 14 с замыкающими контактами, который компенсирует изменение переходного сопротивлени  первого ключа, что дополнительно позвол ет повысить точность устройства. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к области приборостроени  и может быть использовано в системах измерени  давлени  с цифровой обработкой данных.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности преобразовани  давлени  в цифровой код.

На фиг.1 приведена схема преобразовател  давлени ; на фиг,2 - формы импульсов напр жени , по сн ющие работу схемы.

Устройство содержит упругий чувствительный элемент 1, дифференциальный трансформатор 2, состо щий из двух магни- топроводов 3 и 4, на которых расположены включенные согласно первичные 5 и включенные встречно вторичные б обмотки, и  кор  7, жестко св занного с упругим чувствительным элементом, генератор 8 пр моугольных импульсов (ГИ), имеющий пр мой (U) и инверсный (0) выходы, электронный ключ (Кл) 9, компаратор (К) 10, реверсивный двоичный счетчик 11, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 12, источник 13 напр жени  (ИН), дополнительный ключ 14. Дл  улучшени  формы импульса вторичные обмотки зашунтированы резисторами R1 и R2.

Устройство работает следующим образом .

При включении питани  ГИ 8 начинает генерировать пр моугольные импульсы - пр мой импульс длительностью Тн и инверсный длительностью Т Тц - Ти, где Тц - длительность цикла, а ИН 13 выдает напр жение UH, которое поступит на управл ющую цепь Кл. 2 и замкнет его.

При этом напр жение UH через Кл. 2 поступит на вход опорного напр жени  ЦАП.

Инверсный импульс 0 с ГИ 8 поступает на счетный вход счетчика 11,

Пр мой импульс U с ГИ 8 поступает на управл ющую цепь Кл. 1-9.

Кл. 1 будет замыкатьс  на врем  Ти и на первичные обмотки 5 дифференциального трансформаторного преобразовател  2 с ИН 13 будут поступать импульсы напр жени  с амплитудой UH и длительностью Тц.

При поступлении импульсов напр жени  на первичные обмотки дифференциального трансформаторного преобразовател  2 на его выходе навод тс  импульсы напр жени  Up, амплитуда которых измен етс  пропорционально перемещению  кор  7, Перемещение  кор  7 пропорционально давлению Р, под действием которого деформируетс  упругий чувствительный элемент 1.

Импульс напр жени  Up с выхода дифференциального трансформаторного преобразовател  пост} тает на вход компаратора (Вх, 1), на другой вход (Вх. 2) которого

поступает напр жение с выхода ЦАП 12, при этом на выходе компаратора будет напр жение с уровнем, равным О или 1 в зависимости от знака разности входных напр жений Up и Ua.

0 Напр жение с выхода компаратора К поступает на реверсизный.вход счетчика 11.

При поступлении на реверсивный вход счетчика напр жени , соответствующего

5 1 (Up Ua), выходной код счетчика увеличиваетс  на единицу с приходом на счетный Вх. 1 импульса U. При этом,.так как счегчик регистрирует импульс в момент изменени  напр жени  импульса О от О к 1, то из0 риенение кода на единицу происходит в момент прохождени  заднего фронта импульса U, соответствующего моменту прохождени  переднего фронта импульса О

5Одновременно с увеличением выходного кода счетчика,  вл ющегос  входным кодом ЦАП, возрастает напр жение посто нного тока Оа на выходе ЦАП.

0 Когда Ua станет больше Up на величину приращени  выходного напр жени  ЦАП, соответствующую единице младшего разр да кода, на выходе компаратора будет напр жение , соответствующее О, и

5 выходной код счетчика уменьшитс  с приходом очередного импульса О на величину младшего разр да и, следовательно, уменьшитс  выходное напр жение ЦАП (Ua), которое станет меньше Up, при этом на входе

0 компаратора снова будет 1 и процесс увеличени  напр жени  Ua повторитс . Следовательно , в установившемс  режиме Р const выходное напр жение ЦАП (Ua) и выходной код устройства непрерывно со5 вершают колебани  больше-меньше с размахом в единицу младшего разр да кода. Разрешающа  способность преобразовател  по кодовому выходу определ етс  разр дностью ЦАП и составл ет, например, дл 

0 12-р зр дного преобразовател  0,025% от максимальной величины выходного кода.

Таким образом, выходное напр жение ЦАП, а следовательно, и выходной код счет- 5 чика (выходной сигнал устройства) непрерывно отслеживают амплитуду импульса Up, котора  пропорциональна измер емому давлению Р.

Нестабильность опорного напр жени  (UH) не вли ет на точность.

Выходное напр жение дифференциального трансформатора пропорционально напр жению на первичных обмотках

Up UH-K-P,(1)

где К - посто нный коэффициент.

Выходное напр жение ЦАП равно

Ua N UH .(2)

где N - подаваемый на вход ЦАП код.

При равновесии системы, когда Da Up, получаетс 

Р К

т.е. давление пропорционально выходному коду и не зависит от ин

В реальном устройстве на электронном ключе 9 имеет место падение напр жени  в замкнутом состо нии, которое измен етс  от времени (старение) и температуры и, следовательно, напр жение питани  дифференциального трансформаторного преобразовател  также будет измен тьс  от времени и температуры, что будет вызывать погрешность в измерении давлени  (1). Дл  компенсации этой погрешности в уст- ройство введен дополнительный Кл. 14, идентичный Кл. 1 (Кл. 1 и 2 выполн ютс  в одной микросборке на общей подложке), падение напр жени  на котором измен етс  так же, как и у Кл. 1. В результате введени  Кл, 2 напр жение питани  дифференциального трансформаторного преобразовател  и опорное напр жение ЦАП измен ютс  одинаково, следовательно, погрешность измерени  давлени  будет све- дена к минимуму.

Необходимость измерени  амплитуды импульса Up в момент прохождени  заднего фронта импульса U объ сн етс  следующим .

При передаче импульса трансформатором происходит искажение (фиг.2) переднего фронта импульса (зат гивание) и спад вершины импульса с наложением на нее высокочастотных колебаний из-за побоч- ных резонансов напр жений, определ емых наличием емкости и индуктивности рассе ни  обмоток дифференциального трансформатора (на фиг.2 колебани  показаны пунктиром).

В предлагаемом устройстве устранение колебаний осуществл етс  с помощью резисторов R1 и R2, шунтирующих вторичные обмотки 6. Величина резисторов подбираетс  экспериментально.

После устранени  колебаний в конце импульса его вершина имеет плоский, практически горизонтальный характер.

При измерении амплитуды импульса на горизонтальном участке исключаютс  погрешности от нестабильности времени импульса Ти, генерируемого ГИ 8, т.е. повышаетс  точность устройства.

Claims (2)

1. Устройство дл  измерени  давлени , содержащее упругий чувствительный элемент , св занный с  корем дифференциального трансформаторного преобразовател , генератор пр моугольных импульсов с пр мым и инверсным выходами, компаратор, первый вход которого подключен к вторичной обмотке трансформаторного преобразовател , источник напр жени , присоединенный к первичным обмоткам дифференциального трансформаторного преобразовател  через ключ, цепь управлени  которого подключена к пр мому выходу генератора пр моугольных импульсов, о т- личающеес  тем, что. с целью повышени  точности, в него введены реверсивный двоичный счетчик и цифроаналоговый преобразователь с входом опорного напр жени  и цифровыми входами, аналоговый выход которого подключен к второму входу компаратора, вход опорного напр жени  - к выходу источника напр жени , цифровые входы - к выходу реверсивного двоичного счетчика, счетный вход которого присоединен к инверсному выходу генератора пр моугольных импульсов, а реверсивный вход - к выходу компаратора.

2. Устройство поп.1,отличающее- с   тем, что в нем в цепь между выходом источника напр жени  и входом опорного напр жени  цифроаналогового преобразовател  введен дополнительный ключ с замыкающими контактами, вход управлени  которого присоединен к выходу источника напр жени .

Передний фронт

Задний Фронт