Вторичный преобразователь для тензорезисторных весоизмерительных устройств

 

Изобретение относится к весоизмерительной технике и служит для преобразования сигналов от весовых тензодатчиков в цифровой код с высокой точностью и производительностью. Перед измерениями производится подготовка преобразователя при отсутствии загрузки весоизмерительного устройства. Для этого по сигналам от блока 10 управления сигналы с N тензодатчиков, пройдя через двухступенчатый коммутатор 2,3, суммируются с сигналом начального смещения измерительного усилителя 6 и запоминаются на верхнем конденсаторе соответствующей ячейки блока 7 компенсации. Затем на нижнем конденсаторе той же ячейки запоминается разность этих же сигналов. По окончании процесса подготовки, во время измерения сигналов с нагруженных тензодатчиков, из них вычитаются сигналы, запомненные на конденсаторах блока 7. Аналого-цифровой преобразователь 9 преобразует только приращения сигналов тензодатчиков, соответствующих полезной нагрузке, что расширяет его динамический диапазон, снижая вносимую погрешность. Арифметическое устройство 11, состоящее из регистра и сумматора, является выходным элементом преобразователя. Введение дополнительного коммутатора 4 и делителя 5 напряжения повышает производительность измерений, так как позволяет производить основное и вспомогательного усилителя 6 сигналов, пропорциональных напряжениям питания тензодатчиков. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ.СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51 )4 G 01 (т 3 142

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ", -",:, „-;::.;

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 427 2344/24-10 (22) 30.06.87 (46) 23.05.89.Бюл, №- 19 (7l) Московское научно-производственное объединение "Измеритель" (72) Б.Б.Кишко, В.И.Диденко .и В„М„Капустин (53) 681.267,7 (088.8) (56) Патент Великобритании № 1462808, кл . 0 01 Г 9/00, 1977.

Патент Франции ¹ 2319119, кл. G 01 G 3/14, 1977 ° (54) ВТОРИЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ

ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫХ ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ (57) Изобретение относится к весоизмерительной технике и служит для преобразования сигналов от весовых тензодатчиков в цифровой код с .высокой точностью и производительностью.

Перед измерениями производится подготовка преобразователя при отсутствии загрузки весоизмерительного устройства. Дпя этого по сигналам от блока 10 управления сигналы с N тенэодатчиков, пройдя через двухступенчатый коммутатор 2, 3 ° суммируются с сигналом начального смещения

„„SU„„1481599 А1 измерительного усилителя 6 и запоминаются на верхнем конденсаторе соот. ветствующей ячейки блока 7 компенсации. Затем на нижнем конденсаторе той же ячейки запоминается разность этих же сигналов. По окончании процесса подготовки во время измерения сигналов с нагруженных тензодатчиков из них вычитаются сигналы, запомненные на конденсаторах блока 7.

Аналого-цифровой преобразователь 9 преобразует только приращения сигналов тензодатчиков, соответствующих полезной нагрузке, что расширяет его динамический диапазон, снижая вносимую погрешность. Арифметическое устройство 11, состоящее из регистра и сумматора, является выходным элементом преобразователя. Введение дополнительного коммутатора 4 и делителя 5 напряжения повышает ! прои зв оди тель нос ть из мер ений, так как позволяет производить основное и вспомогательное преобразования с загруженными тензодатчиками за счет подачи на вход измерительного усили-. теля 6 сигналов, пропорциональных напряжениям питания тенэодатчиков.

I з.п. ф-лы, 2 ил.

1481599

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестне вторичного преоб— раэонателя весоизмерительных устройств на тенэорезисторных силоиэмерительных датчиках (R дальнейшем тензодатчик) и, н частности, дозаторов непрерывного действия, конвейерных весов, весов для взвешивания транспортных средств н движении, н стати к е,.

Целью изобретения является повышение точности и производительности измерений„

На фиг„1 представлена функциональная схема преобразователя; на фиг, 2 — выходные сигналы блока управления.

Вторичный преобразователь содержит блок 1 тензодатчиков, состоящий из N тензореэисторных силоизмерительных.датчиков, двухступенчатый анало— говый коммутатор 2 (первая ступень) и 3 (в торая ступень ), дополнительный коммутатор 4, делитель 5 напряжения, измерительный усилитель 6, блок 7 компенсации с ключом 8, аналого — цифровой преобразователь 9,блок

1О управления и арифметическое устройстно 11, состоящее из регистра

12 и сумматора 13.

Преобразователь работает следующим образом, В начале преобразования производится процесс подготовки вторичного преобразователя при отсутствии загрузки несоизмерительного устройства.

На диаграмме 1 (фиг,2) показан сигнал блока 0 управления, по которому вначале к входу измерительного усилителя 6 посредством аналогового коммутатора (блоки 2 и 3) подключается выход первого тенэодатчика. Одновременно замыкается ключ 8 (диаграмма Д) и верхний ключ первого. элемента блока ? компенсации (диаграмма В) . При этом на верхнем конденсаторе запоминается сумма сигнала первого тензодатчика и начального смещения измерительного усилителя 6, При этом вторая ступень 3 аналогового коммутатора пропускает сигнал без инверсии его полярности (на диаграмме В соответствующий сигнал блока управления показан расположенным выше оси времени). Затем по команде блока 10 управления вторая ступень 3 аналогового коммутатора инвертиру5

3S

45 ет полярность сигнала (на диаграмме В соответствующий сигнал блока упранления показан расположенным ниже оси времени). При этом замыкается нижний ключ пернorо элемента блока 7 (диаграмма Г) и на нижнем конденсаторе запоминается разность сигнала первого тензодатчика и начального смещения иэмерительногo усилителя 6, Аналогичные преобразования происходят и для остальных тенэодатчиков. Сигналы блока 10 управления при работе с N-м тензодатчиком без его полезной нагрузки показаны на диаграммах К вЂ” Н. На диаграмме К изображено подключение вы хода тензодатчика N к входу измерительного усилителя 6, На диаграммах

Л и M — включение верхнего и нижнего ключей N-го элемента блока 7.

После окончания процесса подготовки вторичного преобразователя начинается процесс измерения сигналон с нагруженных тензодатчиков, при этом ключ 8 находится н постоян- но разомкнутом состоянии. Кроме ранее рассмотренных сигналов, блок 10 управления вырабатывает еще сигналы запуска аналого-цифрового преобразователя 9 (диаграмма 3) и сигнал запоминания промежуточного результата на регистре 12 (диаграмма И). При этом сигналы, запомненные на конденсаторах блока 7 компенсации но время режима подготовки вторичного преобразователя, вычитаются из сигналов загруженных тензодатчиков и аналогоцифровой преобразователь 9 преобразует только приращения сигналов тензодатчиков, соответствующие полезной нагрузке, Это значительно рас- . ширяет динамический диапазон аналого-цифрового преобразователя 9, снижая вносимую им погрешность, что приводит к повьппению точности всего устройства.

Введение дополнительного коммутатора 4 и делителя 5 напряжения позволяет повысить также производительность предлагаемого преобразователя.

Данные блоки вырабатывают сигналы компенсации начальной загрузки каждого иэ N тензодатчиков, пропорциональные их напряжению питания П „,—

11„„, которые запоминаются на конденсаторах блока 7 компенсации. Так как сигнал с выхода делителя 5 напряже1481 599 ния пропорционален напряжению питания конкретного теязодатчика, то изменение укаэанного напряжения, а также изменение сопротивления линии

5 связи тензодатчика, влекущее эа собой изменение напряжения питания теяэодатчика, не вносит дополнительной погрешности в результат преобразования, Диаграммы сигналов блока

10 управления, управляющих дополнительным коммутатором 4 и ключами дополнительного входа второй ступени

3 аналогового коммутатора, показаны на диаграммах А и Б, а диаграммы сиг- 15 налов управления первой ступенью 2 аналогового коммутатора и основным входом второй ступени 3 аналогового коммутатора показаны на диаграммах

E и Ж,В остальных моментах алгоритмы управления предлагаемым устройством совпадают. Повышение Производительности достигается эа счет того, что оба преобразования — основное и вспомогательное (процесс запоминания 25 сигналов на конденсаторах блока 7) производятся с загруженными тензодатчиками, Последовательное коммутационное инвертирование входного сигнала применяется с целью устранения влияния шума входного измерительного усилителя на погрешность измерений.

Наивысшая эффективность преобразователя по данной схеме проявляет35 ся при наличии во входном сигнале инфранизкочастотного шума с частотным диапазоном (0,1 — 0,001 Гц) и количестве тенэодатчиков до четырех.

Формула изобретения

1. Вторичный преобразователь для тензорезисторных весоизмерительных устройств, содержащий блок силоизмерительных тенэорезисторных датчиков с шинами питания, двухступенчатый аналоговый коммутатор, измерительный усилитель, аналого-цифровой преобразователь и блок управления, причем вход измерительного усилителя соединен через двухступенчатый аналоговый коммутатор с выходами блока тензорезисторных силоизмерительных датчиков, его выход связан с входом аналого-цифрового преобразователя, à выходы блока управления подключены к входам управления коммутатора и аналого-цифрового преобразователя, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок компенсации и арифметическое устройство, при этом блок компенсации включен между выходом измерительного усилителя и входом аналогоцифрового преобразователя, вхсд арифметического устройства подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, входы управления блока компенсации и арифметического устройства соединены с блоком управленя, а выход арифметического устройства является выходом вторичного преобразователяя.

7. Преобразователь по п.1, о т— личающийся тем,что,с целью повышения производительности измерений, в него введены дополнительный коммутатор и делитель напряжения, причем двухступенчатый аналоговый коммутатор выполнен с дополнительным входом, к которому подключен выход делителя напряжения, вход которого через дополнительно коммутатор соединен с шинами питания блока тензорезисторных силоизмерительных датчиков, а вход управления дополнительного коммутатора соединен с блоком управления.

1481599

Составитель A.Âèíîãðàäoâ

Техред Л. Сердюкова Корректор 3.Лончакова

Редактор H.Áîáêoâà

Заказ 2676/4? Тираж 661 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101