Многоканальный преобразователь сопротивления тензорезисторов в код

 

1. МНОГОКАНАЛЬНЬШ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ ТЕНЗОРЕЗИСТОРОВ В код, содержащий источник постоянного тока, блок сравнения , блок управления и обработки информации, четыре ключа, И каналов , каждый из которьк содержит полумост из тензорезисторов, три ключа, причем выход первого и вход второго ключей подключены к первой вершине питания полумоста из тензорезисторов , входы первых ключей каждого из каналов объединены, а также объединены выходы вторых ключей каждого из каналов и выходы третьих ключей, управляющие входы . ключей каждого из каналов объединены и подключены соответственно к тактирующим выходам блока управления и обработки информации, ,отличаю.щийся тем, что, с целью повьшения точности преобразования разнополярных, абсолютных приращений сопротивлений тензорезисторов , в него введены многовходовой сумматор-интегратор, два элемента совпадения, триггер, полумост из образцовых резисторов, каяодый из п каналов дополнен четвертым ключом, управляющий вход которого соединен с управляющими входами трех других ключей, выход соединен с второй вершиной питания полумоста из тензорезирторов и с входом третьего ключа, а входы четвертых ключей каждого из каналов объединены и подключены к второму выходу источника постоянного тока. К; первому выходу которого подключены объединенные входы первых ключей каждого из каналов, третьи вершины полумостов из тензорезисторов каждого из каналов и полумоста из образцовых резисторов объединены и подключены к общей шине (корпусу), первая верпп на пив тания ползгмоста из образцовых резисторов соединена с выходом пятого и входом шестого ключей, вторая вершина питания - с входом седьмого и выходом восьмого ключей , входы пятого и восьмого ключей соединены соответственно с первым и вторым выходами источника постоянного тока, управляющие входы пятого и. восьмого ключей объединены и подключены к второму выходу блока управления и обработки информации , который также соединен с объединенными вторыми входами эле- . ментов совпадения, управляющие входы, шестого и седьмого ключей соединены соответственно с выходами первого и второго элементов совпадения, первые входы которых соединены соответственно с вьпсоДами триггера, первый вход которого соединен с выходом . блока сравнения и с входом блока управления и обработки информации, а второй вход - с первым выходом блока управления и обработки инфор

СОЮЗ СООЕТСНИХ .СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ

РЕСПУБЛИН (19) (! I) (5!)4 G 01 R 27 02.ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ, ГОСУДАРСТ )ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3614902/24-21 (22) 01.07.83 (46) 07.11.85. Бюл. № 41 (72) Л.И. Макеева (53) 621.317.33 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 514252, кл. G 01 R 27/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР 530446,êë. Н 03 К 13/02, 1974.. (54)(57) 1. МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ ТЕНЗОРЕЗИСТОРОВ В КОД, содержащий источник постоянного тока, блок сравнения, блок управления и обработки информации, четыре ключа, vl каналов, каждый из которых содержит полумост из тензорезисторов, три ключа, причем выход первого и вход второго ключей подключены к первой вершине питания полумоста из тензореэисторов, входы первых ключей каждого иэ каналов объединены, а также объединены выходы вторых ключей каждого из каналов и выходы третьих ключей, управляющие входы ключей каждого из каналов объединены и подключены соответственно к тактирующим выходам блока управления и обработки информации,,о т л и ч а ю .шийся тем, что, с целью повышения точности.преобразования разнополярных, абсолютных приращений сопротивлений тензорезисторов, в него введены многовходовой сумматор-интегратор, два элемента совпадения, триггер, полумост из образцовых резисторов, каядый из и каналов дополнен четвертым ключом, управляющий вход которого соединен с управляющими входами трех других ключей, выход соединен с второй вершиной питания полумоста из тензорезисторов и с входом третьего ключа, а входы . четвертых ключей каждого из каналов объединены и подключены к второму выходу источника постоянного тока, к первому выходу которого подключены объединенные входы пер-. вых ключей каждого из каналов, третьи вершины полумостов из тензореэисторов каждого из каналов и полумоста из образцовых резисторов объединены и подключены к общей шине (корпусу), первая вершина питания полумоста из образцовых резисторов соединена с выходом пятого и входом шестого ключей, вторая вершина питания — с входом седьмого и выходом восьмого ключей, входы пятого и восьмого ключей соединены соответственно с первым и вторым выходами источника постоянного тока, управляющие входы пятого и,восьмого ключей объединены и подключены к второму выходу блока управления и обработки информации, который также соединен с объединенными вторыми входами элементов совпадения, управляющие входы. шестого и седьмого ключей соединены соответственно с выходами первого и второго элементов совпадения, первые входы которых соединены соответственно с выходами триггера, первый вход которого соединен с выходом . блока сравнения и с входом блока управления и обработки информации, а второй вход — с первым выходом блока управления и обработки инфор1190297

10!

20 мации, третьи выходы которого являются выходами преобразователя, объединенные выходы вторых и. третьих ключей каждого иэ п каналов подключены соответственно к первому и третьему входам многовходового сумматора-интегратора, второй и четвертый входы которого соединены соответственно с выходами шестого и седьмого ключей, а вьмод соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с корпусом.

2. Преобразователь по п..1, о тл и ч а ю шийся тем, что блок управления и обработки информации содержит генератор импульсов, выход которого соединен с входом ключа и через делитель частоты с одним из входов элемента совпадения, другой вход которого соединен с выходом . второго триггера, а выход соединен с входом распределителя импульсов, выходов которого. соединены с входами .элемента сборки и тактирующими выходами блока управления и обработки информации, выход элемента сборки соединен с первым входом первого триггера, второй вход которого соединен с входом бло1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах и измерительных приборах.

Цель изобретения — повышение точности преобразования разнополярных абсолютных приращений сопротивлений тензорезисторов.

На фиг.1 показана блок-схема преобразователя; на фиг.2 — структурная схема блока управления и обработки информации, на фиг.З— временная, диаграмма работы преоб-. разователя.

Иногоканальный преобразователь сопротивления тензореэисторов (фиг.1) содержит и каналов, первый из которых содержит ключи 1-1,..., 4-1, полумост 5-1 иэ тензореэиска управления и обработки информации, а входы "Сброс" первого и второго триггеров и счетчика импульсов соединены с выходом блока

"Сброс", с входом первого ждущего мультивнбратора и с первым выходом блока управления и обработки информации, выход первого триггера соединен со счетным входом второго триггера, с входом второго ждущего мультивибратора и с вторым выходом блока управления и обработки информации, выход первого ждущего мультивибратора через переключаI тель соединен с входом блока запуска, выход которого соединен с входом "Запуск" второго триггера, выход второго ждущего мультивибратора соединен с входом блока "Сброс", выход первого триггера соединен с управляющими входами ключа и блока считывания информации, первый вход которого соединен с выходом счетчи" ка импульсов, вход которого и второй вход блока считывания информации соединены с соответствующими выходами ключа, а выходы блока считывания информации являются третьими выходами блока управления и обработки информации.

2 торов с величинами (R„, Й„) второй канал содержит ключи 1-2,...,4-2, полумост 5-2 иэ тенэореэисторов с величинами (к ), Ь -ый канал содержит ключи 1-П,...,4-0 полумост 5- tl из тензсреэисторов с величинами (Р„, 1 „ ), источник 6 постоянного тока, полумост 7 из образцовых резисторов с величинами („ ), ключи 8-11, многовходовой сумматор-интегратор 12, .блок 13 сравнения, триггер 14, элементы 15 и 16 совпадения, блок 17 управления и обработки .информации, причем управляющие входы ключей

1-1,...,4-1 соединены с первым тактирующим выходом блока 17, управляющие входы ключей 1-2,. ° ., 4-2 — с вторйм тактирующим выходом блока 17, управляющие входы ключей .1-П,...,4- h с и -ым тактирующим

1190297 4 сигналу сброса, формируемому на выходе блока 31, триггер 14, триггеры 26 и 27 устанавливаются в нулевые состояния.

Далее, через интервал E. p (фиг.3.12), формируемый ждущим мультивибратором 29, при замкнутом положении переключателя 32 "АВТ" с выхода блока 28 запуска на раздельl0 ный вход триггера 27 поступает импульс запуска (фиг.3.1)» который перебрасывает его в состояние "1" (фиг.3.2).

На один из входов элемента 23 совпадения поступает сигнал с выхода генератора 18 импульсов после делителя 19. На другой вход элемента 23 поступает сигнал с выхода триггера 27. При перебросе триггера 27 в состояние "1" (фиг.3.2), начиная с момента о на вход расУ пределителя.24 с выхода элемента

23 начинают поступать импульсы . Ðàñпределитель 24 вьщает последовательно во времени импульсы длительностью

Тр< ) Tp f „(фиг. 3 ° 3 и 3 ° 5) ° которые и поступают на тактирующие выходы блока 17, сигналы с которых поступают последовательно во времени на управляющие входы ключей

1-1,..., 1-и и 4-1,...,4- 11 соответствующих каналов.

В течение калиброванных интерва+ лов времени Toi ТО,...,ТО„ .осуществляется заряд многовходового сумматора-интегратора 12 разностным сигналом, пропорциональным абсолютному приращению сопротивлений тензо-резисторов в каждом из каналов.Состояние триггера 27 зависит от полярности выходного напряжения сумматора-интегратора 12 и соответственно знака абсолютного приращения сопротивления тензорезисторов в каждом из каналов.

Рассмотрим процесс измерения в первом канале. Начиная с момента 1 (фиг. 3.7) сигналы на выходах триггера 27 устанавливаются в зависимости от состояния блока 13 сравнения. Пусть в первом канале имеется положительный знак приращения Й„ т.е. под действием усилий сопротивление одного из активных тензорезисторов 1, изменяется на величину А R выходом блока 17, входы ключей 8, 1-1, 1-2,..., 1 — h объединены и подключены к первому выходу источника

6, к второму выходу которого подключены объединенные входы ключей 9, 4-1, 4-2,...,4- h управляю- щие входы ключей 8 и 9 соединены с вторым выходом блока 17 и с объединенными вторыми входами элементов 15 и 16, управляющие входы ключей 10 и 11 соединены соответственно с выходами элементов 16 и 15, выход сумматора-интегратора 12 через блок 13 соединен с входом блока

17 и с первым входом триггера 14, второй вход которого соединен с первым выходом блока 17 управления и обработки информации, а выходы соединены соответственно с первыми входами элементов 15 и 16, объеди- 2 ненные выходы ключей 2-1, 2-2,..., 2-h и 3-1,3-2,...,3-0 подключены соответственно к первому и третьему входам сумматора-интегратора

12, второй и четвертый вход кото- 2 рого соединены соответственно с выходами ключей 10 и 11.

Блок 17 управления и обработки информации (фиг,2) содержит генератор 18 импульсов, делитель 19 частоты, ключ 20, счетчик 21

1 блок 22 считывания информации, элемент 23 совпадения, распределитель 24 импульсов, элемент 25.сборки, триггеры 26 и 27, блок 28 запуска, ждущие мультивибраторы 29 и

30, блок 31 Сброс", переключатель 32 "АВ1" .

Многоканальный преобразова-тель работает следующим образом.

Блок 17 управления и обработки информации вьщает последовательность тактирующих импульсов дли-. тельностью ТО,, Т р,..., ТО„ (фиг. 3.3 и 3,5), предназначенных

45 для поочередного подключения вершин полумостов 5-1,.;.,5- и тензорезисторов к источнику 6 постоянного тока и одновременно к входам сумматора-интегратора 12. Импульсы дли50 тельностью Т,, Т Т „указаны на фиг. 3.9, импульс сброса на фиг. 3.12.

Запуск устройства может осуществляться вручную или автомати- . 55 чески. Тогда переключатель 32 "АВТ" будет находиться в замкнутом состоянии. Перед началом измерения по

Пусть в исходном состоянии сопро. тивления тензорезисторов равны, 1190297 т.е. "< "< = К = "z - „, = К „. Тогда с приходом первого тактирующего им-. пульса Т < (фиг. 3. 3) на управляющие входы ключей 1-1 и 4-1 в первом канале обеспечивается подача на первый и третий входы многовходового сумматора-интегратора 12 соответственно сигналов 3 g = J (Д < ь р,) .и,й, = j,й,„, В течение интервала То» происходит заряд сумматора-интегратора 12.

Па фиг. 3.7 этому процессу соответствует кривая АВ.

Выходное напряжение сумматораинтегратора 12 будет г

Iv„((1дtR 16<Д 1р<< )dt 3 где t -t — время заряда, равное

Т0< Тог. ° ° «<<в

- постоянная сумматораинтегратора 12.

Пусть прй положительном знаке приращения .AR на выходе блока 13 сравнения устанавливается такой сигнал, который вызывает опрокидывание триггер з 14 в состояние "1", с выходов которого снимаются сигналы (фиг. 3.13 и 3.14)..

К моменту 1 прекращается заряд сумматора-интегратора 12 (фиг. 3.7).

Формирование импульса разряда Т«, происходит следующим образом. На вход элемента 25 сборки поступают тактирующие импульсы. Так, в первом канале после завершения первого тактирующего импульса по его. заднему фронту (фиг. 3.8) происходит опрокидывание триггера 26 в состояние

"1" (фиг. 3.15), В результате с второго выхода блока 17 начинает поступать сигнал "1" на управляющие входы ключей 8 и 9 (фиг. 3.9) полумоста 7 из образцовых резисторов с величинами (<< К„ ) . При этом обеспечивается подключение полумоста 7 к источнику 6. Одновременно сигнал с второго выхода блока 17 (фиг. 3.9) поступает на объединенные входы элементов .15 и 16 совпадений, на другие входы которых поступают сигналы с выходов триггера 14 (фиг. 3.13 и 3..14). . В зависимости от полярности абсолютного приращения a R< обеспечи(3) ЙТ

Tx<* R о

Измерение интервала времени Т „ осуществляется счетным методом путем заполнения интервала Т <. им30 пульсами калиброванной частоты с выхода генератора 18 через ключ 20 в счетчик 21: (5) 35 где И, — число импульсов в счетчике

21, пропорциональное аЯ<

Т вЂ” период генератора 18.

В течение момента 1,ц (фиг. 3.11), формируемого ждущим мультивибратором 30, осуществляется считывание кодовой информации в первом канале на вход ЗВИ через блок 22.

По заднему фронту импульса 1с« блок 31 "Сброс" осуществляет установку всех триггеров в начальное состояние в течение интервала с со (фиг. 3. 12), формируемого ждущим мультивибратором 29.

После окончания сброса осуществляется формирование блоком 28 импульса запуска (фиг. 3.1).

Дальнейший процесс измерения абсолютных приращений сопротивлений тензорезнсторов в остальных каналах происходит аналогичным образом., вается подключение через ключи 10 и 11 напряжений 1 << или -1О << к второму и четвертому входам сумматора-интегратора 12. Так, при положительном приращении Л«< в мо» мент 4z выхода элемента 15 совпадения появляется сигнал "1".(фиг. 3,14), который вызывает открывание ключа

10 11 и подачу на четвертый вход сум матора-интегратора 12 сигнала -3 Ко .

В течение интервала 1 13 осуще" ствляется разряд сумматора-интегратора 12 (фиг. 3.7, кривая ВС).Цля

15 этого процесса справедливо следующее выражение:

Eq

0 о << <

Подставляя значение /» из выражения (1) в выражение (2), учитывая, что интервал.1 — 1 равен Т для

Х! r первого канала получим

Однако при отрицательном знаке абсолютного приращения — и R (например, во втором канале) в момент (фиг. 3.7) с выхода элемента 16 совпадения снимается уже сигнал

"1", который вызывает открывание ключа 1О и подачу на второй вход многовходового сумматора-интегратора 12 напряжения i3, R .

1190297

В течение интервала ф (фиг.. е 6

3. 7) осуществляется разряд сумматора-интегратора 12. Выходной сигнал преобразователя, несущий информацию о величине абсолютного приращения Е Й снимается с. блока

17, а знак абсолютного приращения сопротивления тензорезисторов определяется посигналу свыхода триггера14.

1190297

Тираж 747 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6974/47

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

Составитель Л. Фомина

Редактор Н. Данкулич Техред М.Гергель Корректор В. Гирняк