SU860307A1 - Интегрирующий преобразователь разбаланса тензомоста в интервал времени - Google Patents

Description

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и используется в системах автоматического контроля.

Известен интегрирующий преобразователь разбаланса тензомоста в интервал времени, состоящий из модулятора, двух ключей, двух интеграторов, неинвертирующего усилителя, блока сравнения, двух ключей, генератора тактовых импульсов и блока управления.

Недостаток устройства - низкая точность преобразования.

Цель изобретения - повышение точности преобразования. Поставленная цель достигается тем, что в интегрирующий преобразователь разбаланса тензомоста в интервал времени, содержащий два ключа модулятора, два интегратора, неинвертирующий усилитель, два ключа, блок сравнения, генератор тактовых импульсов и блок управления, причем входа ключей модулятора соединены с вершинами измерительной диагонали тензомоста, а выходы с первым входом первого интегратора,второй вход которого соединен с шиной напряжения смещения, а выход соединен со входом неинвертирующего усилителя, выход последнего через первый ключ соединен со входом второго интегратора, второй вход которого соединен, с первой вершиной диагонали питания тензомоста, подключенной к шине питания, а выход соединен с его третьим входом через последовательно включенные блок сравнения и второй ключ, входа блока управления соединены с выходами блока сравнения и генератора тактовых импульсов, а выхода - с управляющими входами всех ключей, дополнительно введен дифференциальный усилитель, первый и второй входа которого соединены с вершинами измери5 тельной диагонали тензомоста, а третий соединен с выходом первого ключа, а выход подключен ко второй вершине диагонали питания тензомоста.

На фиг. 1 представлена функцио0 нальная схема интегрирующего преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работы схемы.

Устройство содержит тензомост 1, два ключа 2 и 3 модулятора, два ин5 тегратора 4 и 5, неинвертирующий усилитель 6, два ключа 7 и 8, блок 9 сравнения, генератор 10 тактовых импульсов, блок 11 управления и дифференциальный усилитель 12, причем ) входа ключей 2 и 3 модулятора сое динены с вершинами измерительной диагонали тензомоста 1, а выхода - с первым входом интегратора 4, второй вход которого соединен с шиной , а вы ход которого соединен со входом нет |инвертирующего усилителя б, выход последнего через ключ 7 соединен со , входом интегратора 5, второй выход которого соединен с вершиной диагонали питания тензомоста 1, подключенной к шине питания/ а выход соединен с его третьим входом через последовательно включенные блок 9 сравнения, и ключ 8, входы блока 11 управления соединены с выходами блока 9 сравнения и генератора 10 тактовых импульсов, а выходы - с управляющими входами ключей 2,3,7 и 8, инвертирующий вход дифференциального усилителя 12 через регистраторы Rg и R₄ соединен с вершинами измерительной диагонали тензомоста 1, неинвертирующий вход через регистор R^ соединен с выходом ключа 6 и через резистор заземлен, а выход подключен ко второй вершине диагонали питания тензомоста 1.

Интегрирующий преобразователь работает следующим образом.

жение обратной связи U^ , значение которого равно

UocH* _ с η . U см 87 t\ χΓΛ ^{е и}и⁺rTHrT · ⁽³⁾

В момент времени t₄размыкается ключ 7, переключается модулятор на ключах 2 и 3, и частный цикл преобразователя повторяется снова, изменяется лишь знак Е .

(4)

Одновременно с этим сигнал с выхода ключа 7 поступает на вход интегратора 5, на второй вход которого постоянно подключено напряжение U_n питания тензомоста.

В момент времени выходное напряжение интегратора 5 равно нулю (Ug_bn<4.₄= 0), и ключ -8 разомкнут. В момент времени t₄ напряжение на выходе интегратора 4 равно и ( , \ Uh( t6-tg.) + Uoc(t*-t3 ) ^U45^UV 8~С~

В момент времени Ц на входы интегратора подается напряжение смещения -Нем и напряжение разбаланса равное £1)_и , где & - относительный разба- 30 ланс тензомоста, U_п - напряжение питания. Ключ 7 разомкнут. В момент вре мени напряжение на выходе интегратора достигает значения

tq_“ ),(1) где . Ъ ~ C., (R 5+Rk+ Rnp) ;

R_t - сопротивление замкнутого 40 ключа модулятора;

R - сопротивление соединительных проводов между тензомостом и преобразователем.

В момент времени по сигналу блока 11 управления замыкается ключ 7, и с помощью дифференциального усилителя 12 на. первом входе интегратора 4 устанавливается напряжение, рав- jq ное

Un (tn-tg) , ,j,.

RgC_a

При этом ключ 7 разомкнется и на вход преобразователя поступает лишь напряжение питания тензомоста U_n.

В момент времени напряжение на выходе интегратора 5 равно нулю ^{9 3} (О) срабатывает блок 9 сравнения, и по его сигналу блок 11 управления замыкает ключ 8, удерживая интегратор 5 в нулевом состоянии до поступления следующего импульса с выхода ключа 7. Выходной интервал времени д Т равен

Гирс( С*.* tg,)⁴ Uh (tg>-tg)j Rg u n Ra

T (7) ·

Δ.Τ-1

Преобразовав выражения (1-3) и подставив полученный результат b (7) с учетом того, что t_а-t^ =t₄-t_a= Т/4, и_0х (t i) = ε u_n

Uh R-t

R 0.+ 8* * где Uh- напряжение насыщения усилителя 6.

К моменту времени to, напряжение на выходе интегратора 4 становится равным нулю. т.е.

U44. (t £ ) » u₄₄ (t _г) - (£ U η 55 где Т - период модуляции, получаем

Во втором частном цикле преобразо60 _ Л.) -U&±d-₀(2)

С этого момента времени на выходе усилителя 6 устанавливается напря- 65 вания aTq.

+ имеем _₽ (Ri ⁴ Ro) Ra T 8g R7 7

UcjaR? Rfl T 7 ^un Rfe’ ^Rs ² (9)

Информативной величиной является разность интервалов времени дТ^ и

т.е. функция преобразования имеет вид ¢- (^Rl) ^R9 τ R_aR₄ (10)

Ввиду того, что на точность преобразования не влияют нестабильность параметров ключей модулятора и соеди··* нительной линии между тензомостом и преобразователем, результирующая погрешность преобразования уменьшается.

Claims (1)

1. Изобретение относитс  к цифровой электроизмерительной технике и используетс  в системах автоматического контрол . Известен интегрирующий преобразователь разбаланса тензомоста в интер вал времени, состо щий из модул тора двух ключей, двух интеграторов, неинвертирующего усилител , блока сравнени , двух ключей, генератора такто вых импульсов и блока управлени . Недостаток устройства - низка  точность преобразовани . Цель изобретени  - повышение точности преобразовани . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в интегрирующий преобразователь разбаланса тензомоста в интервал времени, содержащий два ключа модул тора, два интегратора , неинвертирующий уси.питель два ключа, блок сравнени , генератор тактовых импульсов и блок управлени  причем входы ключей модул тора соединены с вериинами измерительной диагонали тензомоста, а выходы с пер вым входом первого интегратора,второй вход которого соединен с шиной напр жени  смещени , а выход соединен со входом неинвертирующего усилител , выход последнего через первый ключ соединен со входом второго интегратора , второй вход которого соединен, с первой вершиной диагонали питани  тензомоста, подключенной к шине питани , а выход соединен с его третьим входом через последовательно включенные блок сравнени  и второй ключ, входы блока управлени  соединены с выходами блока сравнени  и генератора тактовых икшульсов, а выходы - с управл ющими входами всех ключей, дополнительно введен дифференциальный усилитель, первый и второй входы которого соединены с вершинами измерительной диагонали тензомоста, а третий соединен с выходом первого ключа , а выход подключен ко второй вершине диагонали питани  тензомоста. На фиг. 1 представлена функциональна  схема интегрирующего преобразовател ; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие работы схемы. Устройство содержит тензомоет 1, два к.точа 2 и 3 модул тора, два интегратора 4 и 5, неинвертирующий усилитель б, два ключа 7 и 8, блок 9 сравнени , генератор 10 тактовых импульсов , блок 11 управлени  и дифференциальный усилитель 12, причем входы к.шочей 2 и 3 модул тора соединены с вершинами измерительной диагонали тензомоста 1, а выходы - с первым входом интегратора 4, второй вход которого соединен с шиной , а выход которого соединен со входом нет Инвертирующего усилител  б, выход последнего через ключ 7 соединен со входом интегратора 5, второй выход которого соединен с вершиной диагонали питани  тензомоста 1, подключен ной к шине питани , а выход соединен с его третьим входом через последовательно включенные блок 9 сравнени  и ключ 8, входы блока 11 управлени  соединены с выходами блока 9 сравнени  и генератора 10 тактовых импульсов , а выходы - с управл ющими входами ключей 2,3,7 и 8, инвертирующий вход дифференциального усилител  12 через регистраторы RO и соединен с вершинами измерительной диагонали тензомоста 1, неинвертирующий вход через регистор Rij. соединен с выходом ключа 6 и через резистор R заземле а вькод подключен ко второй вершине диагона.аи питани  тензомоста 1. интегрирующий преобразователь работает следующим образом. В момент времени t. на входы инте гратора подаетс  напр жение смещени  -Ос,(лИ напр жение разбаланса равное и„ , где - - относительный разбаланс тензомоста, U - напр жение пит ни . Ключ 7 разомкнут. В момент времени tQ, напр жение на выходе интегра тора достигает значени  II f,-i Г S Un ,, Ц c.t,R 7 / f -f M vv -1 -тк;г17Тср1- -1 . - С (R 5+RK-- - RHP) ; R j, - сопротивление замкнутого ключа модул тора; R сопротивление соединительных проводов между тензомо том и преобразователем. в момент времени t по сигналу блока 11 управлени  замыкаетс  ключ 7, и с помощью дифференциального ус лител  12 на. первом входе интеграто ра 4 устанавливаетс  напр жение, ра вое u,,(ti) eun --. где UH- напр жение насыщени  усилител  6. К моменту времени to, напр жение на выходе интегратора 4 становитс  равным нулю. т.е. UM- (t а) 4.4 (12.) - (е и V, . с этого Момента времени на выходе усилител  б устанавливаетс  напр жение обратной св зи , значение которого равно - р II и см J7 „ В момент времени t размыкаетс  ключ 7, переключаетс  модул тор на ключах 2 и 3, и частный цикл преобразовател  повтор етс  снова, измен етс  лишь знак 6 . и ч ( o (U-t) .,. „„.,Т1Ь, ,4, Одновременно с этим сигнал с выхода ключа 7 поступает на вход интегратора 5, на второй вход которого посто нно подключено напр жение и„ питани  тензомоста. В момент времени tfj выходное напр жение интегратора 5 равно нулю (UB(j,y4.4 ключ -В разомкнут. В момент времени t напр жение на выходе интегратора 4 равно U н( t/Ь tа) + Uос, (t4 -13 ) R С tn-tu) При этом ключ 7 разомкнетс  и на вход преобразовател  поступает лишь напр жение питани  тензомоста и. В момент времени t напр жение на выходе интегратора 5 равно нулю Un(t5-t4 ) :t и(ч) - ---. срабатывает блок 9 сравнени , и по его сигналу блок 11 управлени  замыкает ключ В, удержива  интегратор 5 в нулевом состо нии до поступлени  следующего импульса с выхода ключа 7. Выходной интервал времени и Т равен U.T Цд( ) ии ( tg) RJ т (7) Преобразовав выражени  (1-3) и подставив полученный результат Ь (7) с учетом того, что t -t ,. Т/4, где Т - период модул ции, получаем AT g U-1 Rl)Rg Т , uT + . UcnR Rg T T ,„ и„ )e T Bo втором частном цикле преобразовани  имеем , т, . г J «- J . UtiAR RSт т - и ИЬ «ь«8 2 Информативной величиной  вл етс  разность интервалов временил Т-, и Tj Т.е. Функци  преобразовани  имеет вид дт лт, -дт. eilil4ilia т. (1 Ввиду того, что на точность преобразовани  не вли ют нестабильность параметров ключей модул тора и соеди нительной линии между тензомостом и преобразователем, результирующа  погрешность преобразовани  уменьшаетс  Формула изобретени  Интегрирующий преобразователь разбаланса тензомоста в интервал времени , содержащий два ключа модул тора, два интегратора, неинвертирующий усилитель , два ключа, блок сравнени , генератор тактовых импульсов и блок управлени , причем входы ключей модул тора соединены с вершинами измерительной диагонали тензомоста, а выходы - с первым входом первого интегратора , второй вход которого соединен с шиной напр жени  смещени , а выход соединен со входом неинвертирующего усилител , выход последнего через первый ключ соединен со входом второго интегратора, второй вход которого соединен с первой вершиной диагонали питани  тензомоста, подключенной к шине питани , а выход соединен с его третьим входом через-; последовательно включенные блок сравнени  и второй ключ, входы блока управлени  соединены с выходами блока сравнени  и генератора тактовых импульсов , а выходы - с управл ющими входами всех ключей, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности преобразовани , в него введен дифференциальный усилитель , первый и второй входы которого соединены с вершинами измерительной диагонали тензомоста, а третий - с выходом первого ключа, а выход подключен ко второй вершине диагонали питани  тензомоста. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по за вке 2488446, кл.С01В 7/16, 1977.(прототип).

   и,

   Ih

   (риг. 2