Цифровой вольтметр для тензометрических весов

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для автоматического взвешивания неподвижных и движущихся объектов. Цель изобретения - повышение точности измерения - достигается за счет того, что в устройство, содержащее генератор 1, логический элемент ИЛИ 2, счетчики 3 и 4, триггеры 5 и 9, делитель 6 частоты, ЦАП 12 и блок 19 тензодатчиков, введены формирователь 8, аналоговые ключи 10, 11, 14 и 15, инвертор 13, триггер 16, генератор 17 логической единицы, источник 18 опорного напряжения, резистивный делитель 20, фильтр 21 низших частот, усилитель 22 мощности, конденсатор 23, аналоговый сумматор 24, усилитель-ограничитель 25 и триггер 26 Шмитта. Повышение точности измерения достигается за счет уменьшения влияния дрейфа нуля на выходе блока 19 тензодатчиков путем суммирования со ступенчатым напряжением ЦАП 12 его выходного напряжения. 1 ил.

союз соВБтсних социАлистич вских

РБСПУБЛИН

ОПИОАН14Е ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСИСГЛ,Ф СВМДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ по изОБРетениям и отнРытияы

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4326539/24-21 (22) 09.11.87 (46) 07,02.90, Бюл. ¹ 5 (71 ) Одесский электротехнический институт связи им. А.С. Попова и Запорожский металлургический комбинат

"Запорожсталь" им. С. Орджоникидзе (72) Е.M. Воробьена, А.В. Гребенюков, В.д, Иванченко, И,П. Панфилов, И.В. Павлич, В.Г. Раздобаров, И.М. Сальников, В.А. Сыромясский и Ю.В, Флейта (53) 631.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 932272, кл. G 01 0 23/36, 1980 °

Авторское свидетельство СССР № 922523, кл. 0 01 0 3/147, 18.06 ° 80, (54) ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР ДЛЯ ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕСОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для автоматического взвешивания неподÄÄSUÄÄ 1541525 А1 (51)5 G 01 R 19/25 G Ol G 3/147

2 вижных и движущихся объектов, Цель изобретения — повышение точности измерения достигается за счет того, что в устройство, содержащее генератор

1 логический элемент ИЛИ 2, счетчики

3 и 4, триггеры 5 и 9, делитель 6 частоты, ЦАП 1 2 и блок 19 тензодатчиков, введены формирователь 8 ° аналоговые ключи 10, 11, 14 и 15, ннвертор 13, триггер 16, генератор 17.ëîãè÷åñêoé единицы, источник 18 опорного напряжения, резистивный делитель 20, фильтр 21 низших частот, усилитель

22 мощности, конденсатор 23, аналоговый сумматор 24, усилитель-ограничитель 26 и триггер 26 Ямитта. Повышение точности измерения достигается эа счет уменьшения влияния дрейфа нуля на выходе блока 19 тенэодатчиков путем суммирования со ступенчатым напряжением ЦАП 12 его выходного напряжения, 1 ил.

1541525

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено дпя автоматического взвешивания неподвижных и движущихся объектов.

Цель изобретения — повьппение точ5 ности, На ч ерт еже приведена структурная схема вольтметра, Цифровой вольтметр для тензометрических весов содержит задающий генератор 1, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ 2 и С-входу счетчика 3, счетчик 4, С-вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ

2, а вход управления — к выходу триггера 5, второй вход элемента ИЛИ 2 подключен к выходу делителя 6 частоты и первому входу элемента ИЛИ 7, второй вход которого соединен с входом формирователя 8 импульсов, инверсным выходом триггера 9 и входами управления аналоговых ключей 10 и 11, выходы младших разрядов счетчика 3 подключены к соответствующим входам цифроана- 25 логового преобразователя (ЦАП) 1 2, а выход старшего разряда — к соответствующему входу ЦАП 12 и через инвертор 13 к С-входу триггера 9, прямой выход которого подключен к входам управления аналоговых ключей 14 и 15, D-входу триггера 5 и С-входу триггера 16, D- u R-входы которого подключены соответственно к выходам генератора 17 логической единицы и

35 формирователя 8, а прямой выход — к . R-входам счетчика 4 и делителя 6 частоты, С-вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ 7, входы аналоговых ключей 11 и 15 подключены к выходу источника 18 опорного напряжения, а входы аналоговых ключей 10 и

14 — к шине с нулевым потенциалом, выходы аналоговых ключей 10 и 15 подключены к первому входу блока тензодатчи1 ков 19 и первому входу делителя 20 напряжения, второй вход которого подключен к выходам аналоговых ключей 11 и 14 и второму входу блока

19 тенэодатчиков, а выход через пос50 ледовательно соединенные фильтр 21 низших частот и усилитель 22 мощности — к входу опорного напряжения ЦАП

12, выход которого через разделительный конденсатор 23 подключен к первому входу аналогового сумматора 24, 55 второй и третий входы которого подключены к соответствующим выходам блока 19 тензодатчиков, а выход через последовательно соединенные усилитель-ограничитель 25 и триггер 26

10митта — к С-входу триггера 5.

Вольтметр работает следующим образом.

Импульсы задающего генератора пос- . тупают на счетчик и через элемент

ИЛИ 2 на счетчик 4, код на выходе которого управляет ЦАП 12, что обеспечивает на его выходе ступенчато нарастающее напряжение. Следующее за переполнением обнуление счетчика 3 приводит к спаду выходного напряжения ЦАП

12. С целью формирования биполярного напряжения последовательно с ЦАП 12 включен конденсатор 23. Отрицательный перепад на выходе старшего разряда счетчика 3 через инвертор 14 изменяет состояние триггера 9, работающего в режиме делителя частоты на два, с каждым спадом напряжения на выходе

ЦАП 12, вследствие чего на каждый полупериод Т/2 состояния триггера 9 приходится сфазированный с ним период пилообразного напряжения ЦАП 12, При этом в каждом из полупериодов попеременно открываются аналоговые ключи 10,11 и 14, 15, обеспечивая посредством источника 18 опорного напряжения питание блока 19 тензодатчиков меандром с периодом Т.

При этом выходное напряжение резистивного делителя 20 напряжения на два является постоянным, так как при любом состоянии указанных пар ключей напряжение источника 18 делится пополам. Возможная пульсация напряжения от неидентичности ключей сглаживается фильтром низких частот, а усилитель 22 мощности обеспечивает согласование со сравнительно низким сопротивлением входа опорного напряжения ЦАП 12, B результате питание блока 19 тензодатчиков и ЦАП 12 взаимосвязано для компенсации влияний дестабилизирующих факторов.

В отсутствие нагрузки на блок 19 тензодатчиков напряжение между его выходами равно нулю, Поэтому к аналоговому сумматору ?4 подводится только пилообразное напряжение ЦАП 12, обеспечивающее на выходе усилителяограничителя 25 прямоугольные импульсы напряжения. Использование триггера 26 1Ммитта позволяет повысить крутизну фронтов, по которым срабатывает триггер 5, определяя моменты перехода "пилы" восходящими участками

1541525 через нуль. После перевода триггера

5 в единичное состояние счетчик 4 устанавливается в режим сложения, при нулевом состоянии триггера 5 счетчик 4 функционирует в режиме вычита5 ния, При отсутствии напряжения между выходами блока 19 тензодатчиков интервалы, в течение которых осуществляется сложение и вычитание в счетчике 4, равны между собой, поэтому за целое число периодов Т его показания равны нулю, В том случае, когда напряжение между выходами блока 19 тензодатчиков отлично от нуля, оно суммируется с напряжением ЦАП 12, в результате чего интервал сложения в счетчике 4 оказывается больше, чем интервал вычитания. Таким образом, в счетчике 3 формируется цифровой экви- >О валент выходного напряжения блока 19 тензодатчиков.

Предел измерения (масштаб шкалы) регулируется амплитудой пилообразного напряжения ЦАП 12, с ростом которого показания счетчика 4 уменьшаются, Это свойство используется для уменьшения влияния дестабилизирующих факторов. Увеличение напряжения питания блока 19 тензодатчиков, выз- щб ванное, например, нестабильностью параметров ключей 10, 11 и 14,15, приводит к повышению опорного напряжения ЦАП 12, из-за чего возрастает амплитуда на его выходе, компенсируя увеличение выходного сигнала блока

19 тензодатчиков.

Поскольку в предлагаемом вольтметре в отличие от известного нет следящего уравновешивания, то для про-4р изводства измерений необходимо обеспечить запуск на определенное, обязательно целое. число периодов Т, Это осуществляется следующим образом. 45

Положительный перепад на С-входе триггера 16 переводит его s состояние логической единицы, поскольку на его

D-входе постоянно присутствует этот уровень, формируемый на выходе гене- 50 ратора 17 логической единицы. При этом обнуляются делитель 6 частоты и счетчик 4, Следует полпериода импульсной последовательности на выходе триггера 9, на его инверсном выхо-, де формируется положительный перепад, который через формирователь 8 сбрасывает триггер 16 по R-входу в нужное состояние, снимая при этом блокировку по R-входам счетчика 4 и делителя 6 частоты. После этого отпираются логические элементы ИЛИ 2 и 7, в счетчике 4 и делителе 6 частоты начинают накапливаться импульсы соответственно от задающего генератора 1 и с инверсного выхода триггера 9. Далее функционирование устройства осуществляется по указанному алгоритму. Повышение точности предлагаемого вольтметра достигается за счет уменьшения, влияния дрейфа нуля на выходе блока

19 тензодатчикав путем суммирования напряжения на его выходе со ступенчатым напряжением ЦАП 12 при времяимпульсном преобразовании, Формула изобретения

Цифровой вольтметр для тензометрических весов, содержащий задающий генератор, первый элемент ИЛИ, выход которого подключен к С-входу первого счетчика, вход управления которого подключен к выходу первого триггера, цифроаналоговый преобразователь, делитель частоты, второй триггер и блок тензодатчиков, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точт ности, в него введены второй счетчик, второй элемент ИЛИ, формирователь импульсов, первый, второй, третий и четвертый аналоговые ключи, инвертор, третий триггер, генератор логической единицы, источник опорного напряжения, делитель напряжения, фильтр низших частот, усилитель мощности, разделительный конденсатор, аналоговый сумматор, усилитель-ограничитель и триггер Шмитта, причем С-вход второго счетчика соединен с выходом задающего генератора и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу делителя частоты и первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входом формирователя импульсов, инверсным выходом второго триггера и входами управления первого и второго аналоговых ключей, выходом ь младших разрядов второго счетчика подключен к соответствующим входам цифроаналогового преобразователя, а выход старшего разряда — к соответствующему входу цифроаналогового преобразователя и через инвертор к

С-входу второго триггера, прямой выход которого соединен с входами управ1541525

Составитель Е. Зверев

Редактор И, 111улла Техред М,Дидык Корректор N, Самборская

Заказ 277 Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101 ления третьего и четвертого аналоговых ключей, D-входом первого триггера и С-входом третьего триггера, Dи Н-входы которого подключены соответственно к выходам генератора логичес5 кой единицы и формирователя, а прямой выход к R-входам первого счетчика и делителя частоты, С-вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, 10 входы второго и четвертого аналоговых ключей подключены к выходу источника опорного напряжения, а входы первого и третьего аналоговых ключей — к шине с нулевым потенциалом, выходы перного и четвертого аналоговых ключей подключены к первому входу блока тенэодатчиков и первому входу делите8 ф ля напряжения, второй вход которого подключен к выходам второго и третьего аналоговых ключей и второму входу блока тензодатчиков, а выход через последовательно соединенные фильтр низших частот и усилитель мощности — к входу опорного напряжения цифроаналогового преобразователя, выход которого через разделительный конденсатор подключен к первому входу аналогового сумматора, второй и третий входы которого подключены к соответствующим выходам блока тенэодатчиков, а выход через последовательно соединенные усилитель ограничитель и триггер Шмитта — С-входу первого триггера.