Частотный преобразователь для тензомоста

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам преобразования сигналов тензодатчиков, и может быть использовано в системах контроля напряженно-деформированного состояния. Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения влияния нестабильности источника постоянного тока и линеаризации характеристики преобразования. Работа преобразователя основана на интегрировании усиленного дифференциальным усилителем 5 сигнала разбаланса тензомоста 1. На вход интегратора 10 через сумматоры 6, 7 и ключи 8, 9 наряду с полезным сигналом подается напряжение источника 2 постоянного тока, а на вход компаратора 11 подается корректирующий сигнал с выхода дифференциального усилителя 5, линеаризующий характеристику преобразования. Частотный преобразователь преобразует сигнал разбаланса тензомоста 1 в частоту, позволяет уменьшить влияние нестабильности источника 2 постоянного тока на точность преобразования и повысить линейность характеристики преобразования. 1 ил.

А1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1562681 цц G О1 В 7/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ П4НТ СССР (21) 4460899/25-28 (22) 15.07.88 (46) 07.05.90. Бюл. № 17 (71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР (72) В.В.Лемачко, Ю.К.Иванов, В.Н.Ксендзов и С.П.Мурашко (53) 531.78 I 2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1270547, кл. G О1 В 7/16, 1985.

Авторское свидетельство СССР № 953449, кл. G 01 В 7/16, 1981 (54) ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ

ТЕНЗОМОСТА (57) Изобретение относится к измери.тельной технике, а именно к устройствам преобразования сигналов тензодатчиков, и может быть использовано в системах контроля напряженно-дефор,мированного состояния. Целью изобре,:тения является повышение точности

2 за счет уменьшения влияния нестабильности источника постоянного тока и линеаризации характеристики преобразования. Работа преобразователя основана на интегрировании усиленного дифференциальным усилителем 5 сигнала разбаланса тензомоста 1. На вход интегратора 10 через сумматоры 6,7 и ключи 8,9 наряду с полезным сигналом подается напряжение источника 2 постоянного тока, а на вход компаратора 11 подается корректирующий сигнал с выхода дифференциального усилителя 5, линеаризующий характеристику преобразования. Частотный преобразователь преобразует сигнал разбаланса тензомоста 1 в частоту, позволяет уменьшить влияние нестабильности источника 2 постоянного тока на точность преобразования и повысить линейность характеристики преобразования. 1 ил.

1562681

Изобретение относится к измери"

1 тельной технике, а именно к устройствам преобразования сигналов тензодатчиков, и может быть использовано в системах контроля напряженно-деформированного состояния деталей машин.

Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения влияния нестабильности источника постоян1 ного тока и линеаризации характерис-! тики преобразования.

На чертеже представлена блок-схема устройства, !5

Частотный преобразователь для тензомоста содержит тензомост 1, источник 2 постоянного тока, выход которого через резисторы 3 и 4 соединен с диагональю питания тензомоста 1, диф1ференциальный усилитель 5, первый 6 и второй 7 сумматоры, выходы которых соединены с первым 8 и вторым 9 ключами соответственно, последовательно соединенные интегратор 10, компаратор

11 и триггер 12, последовательно соединенные первь1й делитель 13 напряжения, третий сумматор 14 и третий ключ

15, последовательно соединенные второй делитель 16 напряжения, четвертый сумматор 17 и четвертый ключ 18, третий делитель 19 напряжения, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора 14, вход — с выходом дифференциального усилителя 5, четвертый делитель 20 напряжения, выход которого соединен с вторым входом четвертого сумматора 17, вход — с выходом дифференциального усилителя 5, 40 первый вход первого сумматора 6 и вход первого делителя 13 напряжения соединены с положительным полюсом источника 2 постоянного тока, первый вход второго сумматора 7 и вход второго делителя 16 напряжения соединены с отрицательным полюсом источника 2 постоянного тока, выход дифференциального усилителя 5 соединен с вторыми входами первого 6 и второго 7 сум50 маторов, выходы первого 8 и второго

9 ключей объединены с входом интегратора 10, выходы третьего 15 и четвер. того 18 ключей объединены и соединены с вторым входом компаратора 11, а управляющие входы первого 8 и третьего.

15 ключей, второго 9 и четвертого 18, ключей объединеныи соединеныс входоми выходом триггера 12 соответственно.

Резисторы 3 и 4 устанавливают ток нагрузки тензомоста 1.

Частотный преобразователь для тензомоста работает следующим образом.

Сигнал разбаланса тензомоста 1 поступает на входы дифференциального усилителя 5. С его выходов усиленный сигнал ДБ через сумматоры 6 и 7 и ключи 8 и 9 подается на вход интегратора 10. На этот же вход подается напряжение U> питания тензомоста i. Ha выходе интегратора 10 появляется напряжение U меняющееся по закону

Пр ("и

l где — постоянная интегрирования интегратора l0; текущее время.

Далее напряжение U подается на один из входов компаратора 11. На другой его вход поступает напряжение питания источника 2. Без учета корректирующей связи, осуществляемой посредством делителей 19 и 20 и делителей 13 и 16 переключение компаратора 11 произойдет при условии

U =Uä. Компаратор 11, в свою очередь, переключает триггер 12, и сигналы на

его выходах меняют знак на противоположный, При этом происходит переключение пар ключей 8 и 9 и 15 и 18, которые соединяют соответственно вход интегратора 10 и второй вход компаратора 11 с одним из выходов дифференциального усилителя 5 и одним из полюсов источника 2. Частота переключения f без учета задержки срабатывания ключей 8,9,15 и 18 и блока сравнения определяется по формуле

Up+DU Un+KUn 1+К

2 ПО . 2" Пп где К вЂ” коэффициент преобразования тензомоста 1 и коэффициент усиления дифференциального усилителя 5, при этом IК 1 (1. Корректировка порога срабатывания компаратора 11 осуществляется подачей части напряжения с одного из выходов дифференциального усилителя 5 через делители 19 и

20, сумматоры 14 и 17 и ключи 15 и

18 11. Напряжение питания (положительное или отрицательное), подаваемое на этот же

1562681 вход, корректируется с помощью делителей 13 и 16. Уменьшив порог срабатывания компаратора 11 на величину

А

ДП уменьшается время интегрирова5 ния входного сигнала.на величину Ж в течение одного периода работы преобразователя.

Величина ДБ4 зависит от частоты преобразования и находится в строгом соответствии с временем задержки gt ключей 8,9, 15 и 18 и компаратора 11.

Частота f< на выходе преобразввателя может быть представлена в виде рк) = U„(a — к) =

dU —, 2i

U (с —

U—

"26

U* р (6) 1

В Т+Дг (3) ного тока и линеаризации характеристики преобразования, блок сравнения

40 выполнен в виде последовательно соединенных компаратора и триггера, а преобразователь снабжен первым и вторым сумматорами, первые входы которых соединены соответственно с положительным и отрицательным полюсами источника постоянного тока, выходы. — с входами первого и второго ключей соответственно третьим и четвертым сум1+К вЂ” — (g-л К)

2 i 1 (5) где Т вЂ” период колебаний, определяемый параметрами интегратора 10.

Учитывая малость Д по сравнению с Т, преобразуют выражение (3) к виду

f = — — - И = f — fdt, (4)

1 1 д

В Т Т

1 где Е = — — частота колебаний.

Т

Погрешность преобразования, обусловленная временем задержки Дt, компенсируется соответствующим выбором коэффициентов передачи делителей 13, 16, 19 и 20 напряжения.

Для определения коэффициентов передачи делителей преобразуем выражение (4) следующим образом

fz = Х вЂ” f лг. = f(1 — fat)

f(1 — — -at) = й((- рк)

1+К

2С

Jt где o(=1 — — — коэффициент передачи

2Е делителей 13 и 16 напряжения, p = --„ — коэффициент передачи дг.

2с делителей 19 и 20 напряжения.

Из (5) следует, что для устране- . ния погрешности преобразования уровень порога сравнения компаратора 11 необходимо скорректировать в соответствии с множителем (о(- рК), т.е. где U — скорректированный уровень

А порога сравнения.

С учетом корректирующих связей частота f на выходе преобразователя

f* В к (1+к) (. - р к) 1+к — = f. (7)

Q-pK 2i 0-рк 2 С (7) Следовательно, погрещность преобразования, обусловленная временем Ю задержки срабатывания ключей 8,9,15 и 18 и блока сравнения, с помощью связей через делители 13,16,19 и 20 напряжения компенсируется.

Формула изобретения

Частотный преобразователь для тензомоста, содержащий тензомост, источник постоянного тока, соединенный с диагональю питания тензомоста, дифференциальный усилитель, входы которого соединены с измерительной диагональю тензомоста, четыре ключа, интегратор и блок сравнения, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения влияния нестабильности источника постоянматором, выходы которых соединены с входами третьего и четвертого ключей соответственно, первым делителем напряжения, вход которого соединен с положительным полюсом источника постоянного тока, выход — с первым входом третьего сумматора, вторым делителем напряжения, вход которого соединен с отрицательным полюсом источника постоянного тока, выход — с первым входом четвертого сумматора, 156268 1

Составитель В. Писаревский

Техред Л.Олийнык Корректор Т.Малец

Редактор Г.Гербер

Заказ 1054 ° Тираж 501 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.Óæroðoä, ул. Гагарина,101 третьим делителем напряжения, вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя, выход — с вторым ,входом третьего сумматора, четвертым делителем напряжения, вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя, выход — с вторым входом

Четвертого сумматора, выходы первого и второго ключей объединены и соеди- 10 иены с входом интегратора, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход компаратора соединен с объединенными выходами третьего и четвертого ключей, а управляющие входы первого и третьего, второго и четвертого ключей объединены и соединены соответственно с вхо-. дом и выходом триггера.