SU938164A1

SU938164A1 - Digital multi-point measuring bridge

Info

Publication number: SU938164A1
Application number: SU802872964A
Authority: SU
Inventors: Владимир Васильевич Беззубцев
Original assignee: Предприятие П/Я М-5841
Priority date: 1980-01-23
Filing date: 1980-01-23
Publication date: 1982-06-23

Description

(З) ЦИФРОВОЙ МНОГОТОЧЕЧНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ(W) DIGITAL DOT-POINT MEASURING

-МОСТ-BRIDGE

1one

Изобретение относитс к измеритель (ной технике и может быть использовано при измерении неэлектрических величин резистивными датчиками, например, при измерении деформаций и температур с помощью тензотерморезисторов в комплекте с микро-ЭВМ.The invention relates to a gauge (technical technique and can be used in the measurement of non-electric values by resistive sensors, for example, in measuring deformations and temperatures using strain gauges complete with a micro-computer.

Известен цифровой измерительный мост, содержащий мостовую схему, одно плечо которой образовано измерительным резистором, источник питани , измен ющий свою пол рность, включенный в одну диагональ, усилитель, включенный в другую диагональ, аналого-цифровой преобразователь, под- 5 ключенный к выходу усилител и содержащий формирователь и измеритель временных интервалов .A digital measuring bridge is known, containing a bridge circuit, one arm of which is formed by a measuring resistor, a power source that changes its polarity, is connected to one diagonal, an amplifier that is connected to another diagonal, an analog-to-digital converter connected to the output of the amplifier. containing shaper and meter time intervals.

Недостатком известного устройства вл етс низкое быстродействие, 20 так как врем одного измерени не может быть меньше периода сетевого , напр жени . -Быстродействие ограничиваетс также измерителем временныхA disadvantage of the known device is low speed, 20 since the time of one measurement can not be less than the period of the mains voltage. - Performance is also limited to a time meter.

интервалов, разрешающа способность которого пр мо пропорциональна измер емому интервалу и частоте заполн ющих импульсов.intervals, the resolution of which is directly proportional to the measured interval and the frequency of the filling pulses.

Наиболее близким по технической сущности вл етс цифровой многоточечный измерительный мост, содержащий мостовую схему, одно плечо которой образовано измерительными резисторами, например тензорезисторами , включаемыми в плечо посредством коммутатора, а .три плеча образованы посто нными резисторами, два из которых вл ютс образцовыми , источник питани , измен ющий свою пол рность, включенный в диагональ , усилитель разбаланса, включенный в измерительную диагональ, цифровую проводимость, образованную разр дными резисторами и переключател ми и подключенную к образцовым резисторам, регистр, подключенный к входам цифровой проводимости, регистр-счетчик, выходы которогоThe closest in technical essence is a digital multipoint measuring bridge containing a bridge circuit, one arm of which is formed by measuring resistors, for example, resistance strain gages connected to the arm by a switch, and three arms are formed by constant resistors, two of which are exemplary, the power supply polarity modifier included in diagonal, unbalance amplifier included in measuring diagonal, digital conductivity formed by discharge resistors and over lyuchatel E and connected to a standard resistor, a register, connected to the inputs of a digital conductivity meter-register, whose outputs

св заны с управл ющими входами, коммутатора , блок управлени , соединенный с входом регистра-счетчика и управл ющим входом регистра 2,associated with the control inputs of the switch, the control unit connected to the input of the register counter and the control input of the register 2,

Недостатком этого устройства вл ютс низкие быстродействие и помехозащищенность .The disadvantage of this device is low speed and noise immunity.

Низкое быстродействие обусловливаетс тем, ,что разнопол рные импульсы питани , вырабатываемые на каждый такт уравновешивани , должны иметь длительность не меньшую, чем врем переходных процессов, вызванных перепадами напр жени питани . Врем переходных процессов, завис щее в первую очередь от длины соединительных тензорезисторов, задает предел теоретически достижимого быстродействи .The low speed is due to the fact that the opposite-polarized power pulses produced by each counterbalance cycle must have a duration not less than the transient time caused by the power supply voltage drops. The transient time, which depends primarily on the length of the connecting strain gages, sets the limit of the theoretically achievable speed.

Практически быстродействие ограничиваетс также тем, что в начале поразр дного уравновешивани , при коммутации старших разр дов цифровой проводимости, усилитель работает с многократными перегрузками и входит в глубокое насыщение. Обычно быстродействие таких мостов не превышает 100 изм/с.Practically, the speed is also limited by the fact that at the beginning of a counterbalance, when switching higher digital conductivity bits, the amplifier works with multiple overloads and goes into deep saturation. Typically, the speed of such bridges does not exceed 100 ism / s.

Низка помехозащищенность обусловливаетс тем, что сигналы, образующие разность на выходе уср ител формируютс в разные моменты времени , отсто щие друг от друга на конечный интервал, в течение которого амплитуда помехи может существенно, с точки зрени вли ни на точность измерени , изменитьс .The low noise immunity is due to the fact that the signals forming the difference in the output of the antenna are formed at different times, separated from each other by a finite interval during which the amplitude of the interference can significantly, in terms of the measurement accuracy, change.

Цель изобретени - повышение быстродействи и помехозащищенности Дл достижени поставленной цели цифровой многоточечный измерительный мост, содержащий мостовую схему, одно плечо которой образовано измерительными резисторами, включаемыми в плечо посредством коммутатора, а три плеча - посто нными резисторами, два из которых вл ютс образцовыми; источник питани , включенный в диагональ питани мостовой схемы, усилитель , включенный в измерительную диагональ мостовой схемы; цифровую проводимость, образованную разр дными резисторами и переключател ми и подключенную к образцовым резисторам , регистр, подключенный к входам цифровой проводимости, регистрсчетчик , выходы которого соединены с управл ющими входами коммутатора; блок управлени , соединенный с входом регистр-счетчика и управл ющий входом регистра, снабжен преобразователем напр жение-частота (ПНЧ), вход которого соединен с выходомThe purpose of the invention is to increase the speed and noise immunity. To achieve this goal, a digital multipoint measuring bridge contains a bridge circuit, one arm of which is formed by measuring resistors connected to the shoulder by means of a switch, and three arms are fixed resistors, two of which are exemplary; the power source included in the diagonal of the power supply of the bridge circuit, the amplifier included in the measuring diagonal of the bridge circuit; digital conductivity formed by discharge resistors and switches and connected to model resistors, a register connected to digital conductivity inputs, a register, the outputs of which are connected to the control inputs of the switch; a control unit connected to the register-counter input and controlling the register input is provided with a voltage-frequency converter (FNP), the input of which is connected to the output

усилител , а выход подключен к одному входу элемента И, реверсивным счетчиком, состо щим из п секций, соединенных посредством элемента ИЛИ и знакового триггера; блокомan amplifier, and the output is connected to one input of an AND element, a reversible counter consisting of n sections connected by an OR element and a sign trigger; by block

распределени , выходы которого подключены к вторым входам элемента ИЛИ, переключателем, два выхода которого подключены к входам блока распределени , а один вход. - к выходу элемента И, нормирующим генератором , выход которого подключен к второму входу переключател , а вход соединен с блоком управлени , умножителем частоты, вход которогоdistribution, the outputs of which are connected to the second inputs of the OR element, a switch, two outputs of which are connected to the inputs of the distribution unit, and one input. - to the output of the element And, the normalizing generator, the output of which is connected to the second input of the switch, and the input is connected to the control unit, a frequency multiplier, the input of which

соединен с сетью промышленного напр жени , а выход подключен к входу блока управлени , регистр-счетчик выполнен из двух секций, соединенных посредством дополнительного триггег iconnected to the industrial voltage network, and the output is connected to the input of the control unit, the register counter is made of two sections connected by an additional trigger i

pa, выход которого также соединен с управл ющими входами источника питани и переключател , выходы первых (п-1) секций реверсивного счетчика и знакового триггера подключены кpa, the output of which is also connected to the control inputs of the power source and the switch, the outputs of the first (p-1) sections of the reversible counter and the sign trigger are connected to

входам регистра, установочные входы реверсивного счетчика св заны с блоком управлени и выходом дополнительного триггера регистр-счетчика, управл ющие входы блока распределени , усилител и второй вход элемента И соединены с блоком управлени . На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 временные диаграммы работы устройства; на фиг. 3 - характеристика преобразовани напр жение-код.the register inputs, the installation inputs of the reversible counter are connected to the control unit and the output of the additional register-counter trigger, the control inputs of the distribution unit, the amplifier, and the second input element I are connected to the control unit. FIG. 1 shows a diagram of the proposed device; in fig. 2 time diagrams of the device; in fig. 3 is a voltage-to-voltage conversion characteristic.

Мостова схема устройства образована образцовыми резисторами 1 и 2, посто нным резистором 3 и тензорезистором k, включенным посредствомThe bridge circuit of the device is constituted by reference resistors 1 and 2, a fixed resistor 3 and a strain gauge k, connected by

коммутатора 5- Источник 6 питани включен(Одну диагональ мостовой схемы, в другую диагональ которой включен усилитель 7- К трем вершинам мостовой схемы, смежным с образцовыми резисторами 1 и 2, подключена цифрова , проводимость 8, образованна разр дными резисторами 9i знаковым резистором 10 и переключател ми 11. К выходу усилител 7switch 5- Power supply 6 is on (One diagonal of the bridge circuit, the other diagonal of which has an amplifier 7- connected to the three vertices of the bridge circuit adjacent to the model resistors 1 and 2, is connected digitally, conductivity 8, formed by the discharge resistors 9i sign resistor 10 and switches 11. To the output of the amplifier 7

подключен преобразователь 12 напр жение-частота (ПНЧ), выход которого через элемент 13 И соединен с одним входом переключател , выходы ко5 торого подключены к входам 15 и 16 блока 17 распределени . Реверсивный счетчик 18 состоит из секций 19, 20 и 21, соединенных посредством элементов ИЛИ 22, и знакового триггера 23. Входы счетчика 18 соединены, соответственно, с вы ходами 30-35 блока 17 распределени , управл ющие входы 36-38 которой подключены к блоку 39 управлен Выходы секций 20 и 21 и триггера 23 счетчика 18 св заны с входами цифровой проводимости 8 через регистр tO. Установочные входы R, S счетчика 18 соединены с выходами элемента 1 установки. Регистрсчетчик (2 состоит из секций (3 и 4, соединенных посредством допо нительного триггера k. Выходы сек ций 43 и kk св заны с управл ющими входами коммутатора S- Выход допол нительного триггера kS подключен к управл ющим входам источника 6 питани , переключател 14 и элемен та установки. Нормирующий генер тор Аб подключен к второму входу переключа те п . Вход умножител 47 частоты св зан через формирователь Ц8 с сетью промышленного напр жени . Блок 39 управлени соединен с вь1ходом умножител kj частоты , с входами элемента 41 устано ки, регистр-счетчика 42, нормирующего генератора 46, регистра 40, у равл ющим входом усилител 7 и установочными входами триггера 23. В устройстве уравновешивание мо товой- схемы цифровой проводимостью 8 осуществл етс с использованием промежуточного преобразовани напр жение-код . Преобразователь напр жение-код (ПНК) образуют ПНЧ, счетчик 18 и блок 39 управлени , формирующий вр менные интервалы. Напр жение разбаланса мостовой схемы св зано с сопротивлением пле следующей зависимостью II - 11 RA Z-RII I ,,. Р .й4)иА) где Up - напр жение источника 6 пи тани ; ( J, R,R7 сопротивлени резисторов 1, 2( 5, Л С учетом того, что R -R , вы ражение (1) примет вид Я4-Яг 2(Rj-vR4) 4 6 При уравновешивании мостовой схемы цифровой проводимостью на раар дных переключател х код уравновешивани св зан с сопротивлением резисторов 3 и 4 следующей зависимостью Как видно из выражений (2) и ( 3) , код N св зан линейной зависимостью с напр жением разбаланса. Это обсто тельство облегчает измерительный процесс, сочетающий уравновешивание мостовой схемы с промежуточным преобразованием напр жениекод . Устройство работает следующим образом . С выхода формировател 48 на . вход умножител 47 частоты поступают импульсы, частота которых равна частоте сетевого напр жени FQ . С выхода умножител 47 частоты на вход блока 39 управлени поступает частота , где а - коэффициент передачи умножител 47 частоты. Из входной частоты Р блок 39 управлени формирует синхронизирующие импульсы и временные интервалы, которыми осуществл етс тактирование и управление узлов устройства. В начальный момент секци 43 счетчика 42 и триггер 45 наход тс в нулевом состо нии, а в секции 44 записан исходный код. Коды секций 43 и 44 определ ют адрес (номер) измерительной точки. Под воздействием выходного сигнала триггера 45 устанавливаетс положительна пол рность напр жени источника 6, элемент 41 установки подключает к блоку 39 управлени установочный вход R счетчика 18, а переключатель 14 - выход элемента 13 к входу 15 и выход генератора 46 - к входу 1б блока распределени . В момент t (фиг. 2), совпадающий с началом формировани первого временного интервала Т -f/Fo , на вход элемента 41 с блока 39 управлени поступает импульс, устанавливающий счетчик 18 в ноль. Одновременно на регистр 40 поступает сигнал разрешени записи. Регистр 40 и следовательно, цифрова проводимость 8 устанавливаютс также в ну7 левое состо ние. Блок 39 управлени , воздейству на управл ющий вхо усилител 7, устанавливает коэффициент усилени f К В промежутке времени тг протекают переходные процессы в усилителе 7 и ПНЧ. К моменту t на выходе усилител 7 устанавливаетс сигнал ,-иро, (5) Uno исходное напр жение разро баланса . На выходе ПНЧ устанавливаетс частота . (6) где Kji - коэффициент преобразовани ПНЧ; fp - частота ПНЧ, соответствующа нулевому входному сигналу . В момент t., короткий импульс С блока управлени поступает на S-вход триггера 23, который устана ливаетс в состо ние 1, в интервале 2. на второй вход элемента 13 и управл ющий вход 38 бло 17 распределени поступает потенциал разрешени . Следовательно, им пульсы ПНЧ через переключатель 14, выход З блока 17 распределени и вход 28 счетчика 18 поступа от на вход сложени Секции 21. Временные интервалы t , 6,2. Т7/- равны между собой и св заны с частотой умножител 7 выражением r.... -. Гб ::Г r-f/FA7) В общем случае в момент t в сч чике 18 фиксируетс первый ход. В момент tg на регистр 40 посту пает импульс разрешени записи, код счетчика 18 записываетс в регистр 40, разр ды цифровой проводимости 8, в том числе знаковый, ycfaнaвли еаютс в соответствии с этим кодом Происходит соответствующа компенса ци напр жени разбаланса UOQ этом, в общем случае остаетс сигн недокомпенсации или перекомпенсаци величина которого не больше весово значени младшего разр да секции 2 т.е.In I /AU, / . - - (3) где ли - напр жение разбаланса в момент t-i , приведенное к выходу усилител 7; m - количество двоичных разр дов в каждой из секций 19, 20 и 21; 48 -fyiox максимальный рабочий сигнал на выходе усилител 7- Сигналу соответствует максимальна частота ПНС п В момент t по команде блока 39 управлени устанавливаетс коэффициент усили усилител 7 Ку . и на выходе усилител 7 установитс сигнал и,,ЛЦ,.2, т.е. входной сигнал ПНЧ принимает новое значение в диапазоне (x В интервалеСГт элемент 13 закрыт. В этом интервале устанавливаютс выходные сигналы усилител 7 и ПНЧ. Кроме того, в момент t нормирующий генератор 46 формирует на своем выходе одиночный импульс, который через переключатель 14, вход 16 и выход 35 элемента 17 распределени и вход 29 счетчика 18 поступает на вход вычитани секции 21. В счетчике 18 записываетс первый промежуточный код. В момент t сигнал разрешени поступает на вход 37 блока 17 распределени , а элемент 13 вновь открываетс дл импульсов ПНЧ, которые в интервале Т поступают через выход 32 блока 17 распределени и вход 26 счетчика 18 на-вход сложени секции 20. В общем случае в счетчике 18 в момент t/- записываетс второй код, который вводитс в регистр 40, в результате чего происходит более точна крмпенсаци напр жени разбаланса , т.е. мостова схема приближаетс к состо нию равновеси . Одновременно на управл ющий вход усилител 7 с блока 39 поступает команда, по которой устанавливаетс коэффициент усилени K,,,j. 2 1 Остаточное напр жение недокомпенсации или перекомпенсации, усиленное в К, раз, поступает на вход НРЧ. В интервале t элемент 13 закрыт, происходит установление выходных сигналов усилитеп 1 7 и ПНЧ. В момент ty на вход вычитани секции 20 поступает одиночный импульс нормирующего генератора 46. В счетчике 18 записываетс второй промежуточный код. В интервале Cg открываетс элемент 13, сигнал разрешени поступает на вход 36 блока 17 распределени и им9 пульсы flH4 поступают на вход сложени секции 19 счетчика 18, и в мо мент tq в счетчике 18 формируетс третий код. Поскольку третий код не подлежит дальнейшему уточнению, то выходы се ции 19 не св заны с цифровой проводимостью 8, в которой, следовательно , отсутствуют m младших разр дов. Третий код можно считать кодом урав новешивани , поскольку первый и вто рой коды корректируютс в последующих тактах, т.е. третий код содержит ошибку не более единицы младшего разр да счетчика 18. При положительной пол рности питани мостовой схемы характеристика преобразовани напр жение-код описы ваетс пр мой 1 (фиг. 3). Третий код выводитс на внешний накопитель, например в пам ть микро-ЭВМ. В момент tg с блока 39 управлени на вход регистр-счетчика Ц2 пос тупает счетный импульс, в результате чего формируетс код адреса следующей измерительной .точки. В последующих шести временных интервалах t происходит измеритель ный процесс, аналогичный описываемому , г1осле чего на вход регистрсчетчика 2 вновь поступает импульс счета. Формируетс код адреса очередной измерительной точки. Емкость секции kj, св зана с коэффициентом умножени а количеством преобразовательных тактов п и количеством интервалов t , приход щихс на один преобразовательный такт, чтобы окончание измерительного процесса К измерительной точки совпада 1с окончанием первого временного ин|тервала Т. По окончании опроса измерительной точки с К-адресом, происходит переполнение секции 3, котора вер нетс в нулевое состо ние, а триггер kS перейдет в состо ние .1. В регистр-счетчике k2 вновь формиру етс исходный код. Повтор етс опрос измерительных точек с адресами от исходного до К в течение второго временного интервала Т. Однако теперь выходной сигнал триггера kS устанавливает отрицател ную пол рность источника 6. Кроме того, триггер kS воздействует на уп равл ющие входы переключател и i. элемента k установки, в результате чего при повторном опросе в момент . t. разр ды счетчика lo, регистра и цифровой проводимости 8 устанавливаютс в состо ние 1, в момент t знаковый триггер 23 устанавливаетс в состо ние О. Поскольку выход нормирующего генератора б подключен к входу 15 блока 17 распределени , а выход элемента 13 - к входу 16 блока 1 рас- , пределени , то импульсы ПНЧ в интервалах .,С4- поступают на входы вычитани секций 21, 20 и 19. а нормирующие импульсы генератора Д6 в интервалах Т и V - на входы сложени . При этом характеристика преобразовани на1Пр жение-код описываетс пр мой М (фиг. 3) Формирование двух измерительных кодов дл каждой измерительной точки с изменением пол рности питани мостовой схемы и жесткой прив зкой к частоте сетевого напр жени позвол ет получить высокую помехозащищенность измерительного моста. Точно также исключаетс погрешность из-за смещени нулей усилител 7, ПНЧ, а также других факторов, обусловливающих аддитивную погрешность , при условии, что знак этой погрешности не зависит от пол рности , напр жени питани мостовой схемы . Устройство работает одинаково, как при исходных сопротивлени х тензорезисторов, т.е. при ненагруженном объекте, так и при наличии приращени сопротивлений тензорезисторов . При трехкратном измерительном процессе в каждом последующем такте происходит коррекци ошибки предыдущего такта. При этом величина этой ошибки долж-на быть не более единицы дискретности предыдушей секции. Однако врем -импульсный метод преобразовани может давать погрешность на единицу счета, т.е. на ту же единицу дискретности. В этом случае усилитель 7 и ПНЧ должны иметьвысокую точность передаточной характеристики . Чтобы значительно снизить требование к упом нутым характеристикам, следует снизить весовое значение погрешности врем -импульсного преобразовани . Дл этого можно, например , на выходе ПНЧ установить дополнительный триггер-делитель, устанавливаемый в исходное состо н в начале каждого такта. Это позволит, изменить весьма про тые усилитель 7 и ПНЧ. Использование дополнительного триггера-делител несколько усложн ет счетчик 18, так как выход три гера-делител должен переключатьс на секции 20 и 19. Возможно более простое решение этой задачи, дл чего в устройстве, вместе с удвоени коэффициента передачи ПНЧ, увеличена на один разр д старша секци 2 а нормирующий генератор 46 формирует в интервалах 5 и 5 нормирующих импульса вместо одного, Мгоноступенчатый процесс аналого цифрового преобразовани позвол ет получить высокое быстродействие без снижени разрешающей способности. Таким образом, цифровой многоточечный измерительный мост целесообразно использовать при многоточечном тензометрировании и медленномен ющемс нагружении объекта испытаний , когда требуетс обеспечить минимальное врем опроса всех измерительных точек. Формули изобретени .1и®ровой многоточечный измерител ный мост, содержащий мостовую схему , одно плечо которой образовано измеглтельными резисторами; включаемыми в плечо посредством коммута тора, а три плеча - посто нными г/езисторами, два из которых вл ютс сб эзцовыми, источник питани , вклю 4 s- Hfc;. в диагональ питани мостовой схемы;, усилитель, включенный в измеритйгьную диагональ мостовой схемы , цифровую проводимость, образовзннуж разр дными резисторами и переключател ми и подключенную к образцовым резисторам, регистр, подключенный к входам цифровой проводимости, регистр-счетчик, выходы которого соединены с управл ющими входами коммутатора, блок управлени , соединенный с входомрегистр-счетчика и управл ющим входом регистра, отличаю щи йс тем, что, с целью повышени быстродействи и помехозащищенности, он снабжен преобразователем напр жение-частота (ПНЧ), вход которого соединен с выходом усилител , а выход подключен к одному входу элемента И, реверсивным счетчиком, состо щим из п секций, соединенных гюсредством элемента ИЛИ и знакового триггера; блоком распределени , выходы которого подключены к вторым входам элемента ИЛИ, переключателем, два выхода которого подключены к входам блока распределени , а один вход - к выходу элемента И, нормирующим генератором , выход которого подключен к второму входу переключател , а вход соединен с блоком управлени , умножителем частоты, вход которого соединен с сетью промышленного напр жени , а выход подключен к входу блока управлени , регистр-счетчик выполнен из двух секций, соединенных посредством дополнительного триггера, выход которого также соединен с управл ющими входами источника питани и переключател , выходы первых (п-1) секций реверсивного счетчика и знакового триггера подключены к входам регистра, установочные входы реверсивного счетчика соединены с блоком управлени и выходом дополнительного триггера регистр-счетчика, управл ющие входы блока распределени , усилител и второй вход элемента И соединены с блоком управлени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР ff 23055, кл. G 01 R 17/10, 1971. 2,Авторское свидетельство СССР № , кл. G 01 R 17/10, 1978.A voltage-frequency converter 12 is connected, the output of which is connected through element 13 to one input of a switch, the outputs of which are connected to inputs 15 and 16 of distribution block 17. The reversible counter 18 consists of sections 19, 20 and 21 connected by means of the elements OR 22 and the sign trigger 23. The inputs of the counter 18 are connected, respectively, to the outputs 30-35 of the distribution block 17, the control inputs 36-38 of which are connected to the block 39 control The outputs of sections 20 and 21 and trigger 23 of counter 18 are connected to inputs of digital conductivity 8 through the tO register. The installation inputs R, S of the counter 18 are connected to the outputs of the element 1 of the installation. The register counter (2 consists of sections (3 and 4 connected by means of auxiliary trigger k). The outputs of sections 43 and kk are connected to the control inputs of the switch S- The output of the additional trigger kS is connected to the control inputs of the power supply 6, the switch 14 and element of the installation. The normalizing generator Ab is connected to the second input of the switch p. The input of the frequency multiplier 47 is connected via the TS8 generator to the industrial voltage network. The control unit 39 is connected to the power input of the multiplier kj frequency, to the inputs of the installation element 41, register sch The sensor 42, the normalizing generator 46, register 40, y equals the input of the amplifier 7 and the installation inputs of the trigger 23. In the device, the balance of the digital circuit conductivity 8 is implemented using an intermediate voltage-to-voltage conversion. The voltage-voltage converter (PNK ) form the PNP, the counter 18 and the control unit 39, forming time intervals.The voltage of the bridge circuit imbalance is associated with the resistance of the ball by the following dependence II - 11 RA Z-RII I ,,. R .y4) andA) where Up is the voltage of the source of 6 pitan; (J, R, R7 resistance of resistors 1, 2 (5, L Considering the fact that R -R, expression (1) takes the form R4-Rc 2 (Rj-vR4) 4 6 When the bridge circuit is balanced by digital conductivity For each switch, the equilibration code is associated with the resistance of the resistors 3 and 4 as follows: As seen from expressions (2) and (3), the code N is linearly related to the voltage unbalance. This circumstance facilitates the measurement process that combines the balancing of the bridge circuit with intermediate voltage conversion. The device operates as follows From the output of the imager 48 to the input of the frequency multiplier 47, pulses are received whose frequency is equal to the frequency of the mains voltage FQ. From the output of the frequency multiplier 47 to the input of the control unit 39 receives the frequency, where a is the transmission coefficient of the frequency multiplier 47. From the input frequency P control unit 39 generates synchronization pulses and time intervals by which clocking and control of device nodes is performed. At the initial moment, section 43 of counter 42 and trigger 45 are in the zero state, and in section 44 the source code is recorded. The codes of sections 43 and 44 determine the address (number) of the measuring point. Under the influence of the output signal of the trigger 45, the positive polarity of the source 6 is set, the installation element 41 connects the control input 39 to the installation input R of the counter 18, and the switch 14 to the output of the element 13 to the input 15 and the generator output 46 to the input 1b of the distribution unit. At time t (Fig. 2), coinciding with the beginning of the formation of the first time interval T - f / Fo, a pulse arrives at the input of the element 41 from the control unit 39, setting the counter 18 to zero. At the same time, write enable signal is sent to register 40. Register 40 and therefore digital conductivity 8 are also set to the left state. The control unit 39, acting on the control input of the amplifier 7, sets the gain factor f K In a period of time tg transients occur in the amplifier 7 and the PNC. By the time t, the output of the amplifier 7 sets the signal, iro, (5) Uno, the initial voltage of the balance. The frequency is set at the output of the FNP. (6) where Kji is the conversion factor of the FNP; fp is the frequency of the FNP corresponding to the zero input signal. At time t., A short pulse C of the control unit arrives at the S input of trigger 23, which is set to state 1, in interval 2. To the second input of element 13 and control input 38 of the distribution block 17, the resolution potential flows. Consequently, the pulses of the FPU through the switch 14, the output 3 of the distribution unit 17 and the input 28 of the counter 18 come from the addition to the input of Section 21. The time intervals t are 6.2. T7 / - are equal to each other and are related to the frequency of the multiplier 7 by the expression r .... -. GB :: G r-f / FA7) In the general case, at time t, the first move is fixed in counter 18. At time tg, a write resolution pulse is applied to register 40, counter code 18 is written to register 40, digital conductivity bits 8, including the sign one, ycfc is in accordance with this code. A corresponding compensation of the voltage unbalance UOQ occurs, in general If the signal remains undercompensated or overcompensated, the value of which is not greater than the weighted value of the least significant bit of section 2, i.e.In I / AU, /. - - (3) where, whether - the voltage unbalance at time t-i, reduced to the output of amplifier 7; m is the number of binary bits in each of sections 19, 20, and 21; 48 -fyiox maximum operating signal at the output of the amplifier 7. The signal corresponds to the maximum frequency of the PNS. At the time t, the amplitude of the amplifier 7 Ku is set by the command of the control unit 39. and at the output of amplifier 7 a signal will be set and ,, LC, .2, i.e. the input FNC signal takes a new value in the range (x In the interval SGT element 13 is closed. In this interval the output signals of the amplifier 7 and the FNC are set. In addition, at time t, the normalizing generator 46 generates a single pulse at its output through switch 14, input 16 and the output 35 of the distribution element 17 and the input 29 of the counter 18 are fed to the subtraction input of section 21. The first intermediate code is recorded in the counter 18. At the time t, the enable signal is fed to the input 37 of the distribution block 17, and the element 13 reopens for pulse In the T interval, they come through the output 32 of the distribution block 17 and the input 26 of the counter 18 to the input of the section 20. In general, the counter 18 at the moment t / - records the second code that is entered into the register 40, as a result more accurate voltage unbalance occurs, i.e., the bridge circuit approaches an equilibrium state.At the same time, the control input of amplifier 7 from block 39 receives a command, which sets the gain factor K ,,, j. 2 1 The residual voltage of undercompensation or overcompensation, amplified by K, times, is fed to the input of the NPS. In the interval t, the element 13 is closed, the output signals of Amplifa 1 7 and the FLL are set. At the time ty, a single pulse of the normalizing oscillator 46 arrives at the input of the subtraction of section 20. A second intermediate code is recorded in the counter 18. In the Cg interval, element 13 opens, the resolution signal arrives at input 36 of distribution block 17 and the pulses flH4 arrive at the addition input of section 19 of counter 18, and at time tq, a third code is generated in counter 18. Since the third code is not subject to further refinement, the outputs of section 19 are not associated with digital conductivity 8, in which, therefore, m lower-order bits are missing. The third code can be considered an adjustment code, since the first and second codes are corrected in subsequent cycles, i.e. the third code contains an error of no more than the subdivision of counter 18. With the positive polarity of the power supply of the bridge circuit, the voltage-code conversion characteristic is described by direct 1 (Fig. 3). The third code is output to an external drive, for example, to a micro-computer memory. At the time tg, from the control unit 39, a counting pulse arrives at the input of the register-counter C2, as a result of which the address code of the next measuring point is generated. In the next six time intervals t, a measuring process takes place, similar to that described, after which the counting pulse again arrives at the input of register 2. The address code of the next measuring point is generated. The capacitance of section kj is related to the multiplication factor by the number of conversion cycles n and the number of intervals t per converter step, so that the end of the measuring process K of the measuring point coincides 1c with the end of the first time interval T. After the end of the polling of the measuring point with K -address, section 3 overflows, which returns to the zero state, and the trigger kS goes to state .1. The source code is again generated in the k2 counter register. The polling of the measuring points with addresses from the source to K is repeated during the second time interval T. However, now the output signal of the trigger kS establishes the negative polarity of source 6. In addition, the trigger kS acts on the control inputs of the switch and i. element k installation, resulting in re-polling at the moment. t. the bits of the counter lo, register and digital conductivity 8 are set to state 1, at time t the sign trigger 23 is set to state O. Since the output of the normalizing generator b is connected to input 15 of distribution block 17, and the output of element 13 is connected to input 16 of block 1 of the distribution, the PNC pulses in the intervals., C4- arrive at the subtraction inputs of sections 21, 20 and 19. and the normalizing pulses of the generator D6 in the intervals T and V - to the inputs of the addition. At the same time, the conversion voltage-code characteristic is described by direct M (Fig. 3). The formation of two measuring codes for each measuring point with a change in the polarity of the power supply of the bridge circuit and a tight link to the frequency of the mains voltage allows to obtain a high noise immunity of the measuring bridge. Similarly, the error is excluded due to the offset of the zeros of the amplifier 7, the FNP, as well as other factors contributing to the additive error, provided that the sign of this error does not depend on the polarity of the power supply voltage of the bridge circuit. The device operates in the same way as with the original resistances of the strain gauges, i.e. with an unloaded object, and in the presence of an increment of resistances of the strain gages. In the case of a threefold measuring process, the error of the previous cycle is corrected in each subsequent cycle. In this case, the magnitude of this error should be no more than a unit of discreteness of the previous section. However, the time-pulse conversion method can give an error per unit of account, i.e. on the same unit of discreteness. In this case, the amplifier 7 and the LFR must have a high accuracy of the transfer characteristic. In order to significantly reduce the requirement for the aforementioned characteristics, the weight value of the time-impulse conversion error should be reduced. To do this, for example, an additional trigger-divider can be installed at the output of the FPU, which is reset to the initial state at the beginning of each clock cycle. This will make it possible to change the very simple amplifier 7 and the LPA. The use of an additional trigger-divider somewhat complicates the counter 18, since the output of the three three-divider switches to sections 20 and 19. A simpler solution to this problem is possible, for which the device, together with doubling the transmission coefficient of the LPF, is increased by one bit. The high section 2a of the normalization generator 46 forms in intervals of 5 and 5 normalization pulses instead of one, the Million step-by-step process of the analog digital conversion allows to obtain high speed without reducing the resolution. Thus, a digital multipoint measuring bridge is advisable to use for multipoint strain gauging and slow loading of the test object, when it is necessary to ensure the minimum time for polling all measuring points. The claims of the invention. 1 and a multipoint multimeter measuring bridge comprising a bridge circuit, one shoulder of which is formed by measuring resistors; connected to the shoulder by means of a switch, and three arms by permanent g / resistors, two of which are ecbling, the power source, including 4 s-Hfc ;. to the diagonal of the power supply of the bridge circuit ;, an amplifier included in the measuring diagonal of the bridge circuit, digital conductivity, the formation of discharge resistors and switches and connected to model resistors, a register connected to the digital conductivity inputs, a register counter, the outputs of which are connected to the control resistors the switch inputs, the control unit connected to the input of the register counter and the control input of the register, are distinguished by the fact that, in order to improve speed and noise immunity, it is equipped with a voltage-frequency (FNP) receiver, the input of which is connected to the amplifier output, and the output is connected to one input of the AND element, a reversible counter consisting of p sections connected by means of the OR element and the sign trigger; a distribution unit whose outputs are connected to the second inputs of the OR element, a switch, two outputs of which are connected to the inputs of the distribution unit, and one input - to the output of the AND element, a normalizing generator, the output of which is connected to the second input of the switch, and the input is connected to the control unit, the frequency multiplier, whose input is connected to the industrial voltage network, and the output is connected to the input of the control unit, the register-counter is made of two sections connected by an additional trigger, the output of which is also connected to the control inputs of the power source and the switch, the outputs of the first (p-1) sections of the reversible counter and the sign trigger are connected to the register inputs, the set inputs of the reversible counter are connected to the control unit and the output of the additional register-trigger trigger , the amplifier and the second input element And are connected to the control unit. Sources of information taken into account during the examination 1. USSR author's certificate ff 23055, cl. G 01 R 17/10, 1971. 2, USSR Copyright Certificate No., cl. G 01 R 17/10, 1978.

ti fi t) и tf ift tg t3ti fi t) and tf ift tg t3

«"

Фиг.22

Claims

Claim

A digital multipoint measuring bridge containing a bridge circuit, one arm of which is formed by measuring resistors that are connected to the arm via a switch, and three shoulders are formed by constant resistors, two of which are open resistors, the power supply is included '. ·' In the diagonal of the power supply of the bridge circuit, amplifier included in the measuring diagonal of the bridge circuit, digital conductivity formed by discharge resistors and switches and connected to model resistors, a register connected to digital inputs conductivity, register-counter, the outputs of which are connected to the control inputs of the switch, a control unit connected to the input * 5 of the histr-counter and the control input of the register, characterized in that, in order to increase speed and noise immunity, it is equipped with a voltage converter -frequency (VLF), the input of which is connected to the output of the amplifier, and the output is connected to one input of the AND element, by a reversible counter, consisting of n sections connected by 15 OR elements and a sign trigger;

a distribution unit, the outputs of which are connected to the second inputs of the OR element, a switch, two outputs of which are connected to the inputs of the distribution unit 2Q, and one input to the output of the And element, a normalizing generator, the output of which is connected to the second input of the switch, and the input is connected to the control unit , mind25 with a frequency cutter, the input of which is connected to the industrial voltage network, and the output is connected to the input of the control unit, the register-counter is made of two sections, _{30 is} connected. through an additional trigger, the output of which is also connected to the control inputs of the power source and the switch, the outputs of the first (n-1) sections of the reverse counter and sign trigger ^{35 are} connected to the inputs of the register, the installation inputs of the reverse counter are connected to the control unit and the output of the additional trigger register counter, the control inputs ⁴⁰ of the distribution unit, the amplifier and the second input of the element And are connected to the control unit.