Частотный тензопреобразователь

 

Союз Соевтскик

Сециалистичвскик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ

<и822351

f61) Дополнительное к авт. саид-ву (М)М. К„.3 (22) Заявлено 19.06.79 (21) 2781572/18-21 с присоединением заявки М

Н 03 К 13/20

Государстаеннмй комитет

СССР ао делам нзобретеннй н открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 1504.81.Бюллетень HP 14

Дата опубликования описания 15. 04. 81 (53) УДК 881,325 . (088. 8) 1

Н. В. Громков, В. Д. Иихотин, С. Б. Шахов, Э. К. Шахов .и В. N. Шляндин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Пензенский политехнический институт (54) ЧАСТОТНЫЙ ТЕНЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к электроизмерительной технике, связанной с построением преобразователей раэбаланса тензометрического моста в частоту для информационно-измерительных систем.

Известен. частотный тенэопреобразователь, содержащий источник напряжения, тензомост, .последовательно включенные в его измерительную диагональ дифференциальный усилитель постоянного тока, интегратор и блок сравнения, а также источник тоха, пропорционального напряжению питания тенэомоста, ключ, одновибратор и модулятор, входы которого соединены с измерительной диагональю тензомоста, а выходы — с соответствующими входами дифференциального усилителя постоянного тока. Выход блока сравнения подключен к управляющему входу модулятора и через одновибратор — к управляющему входу ключа, который соединяет одну из вершин. дйагонали моста с источником тока 1 ).

Недостатком такого преобразователя является низкая точность преобразования, обусловленная сильным влиянием как сопротивлений, так и параэит,ных емкостей кабельной линии, которая соединяет тенэометрический мост непосредственно с. устройством.

Наиболее близким к предлагаемому является частотный тензопреобразователь, содержащий тенэометрический мост, измерительная диагональ которого подключена к входу модулятора, блок сравнения и интегратор на базе операционного усилителя с емкостной

1О отрицательной обратной связью, выход которого соединен с входом блока сравнения, выхОд которого подключен к управляющему входу модулятора f2)

Недостатком данного устройства

15 является низкая точность преобразования.

Бель изобретения — повышение точ.ности преобразования.

20 Поставленная цель достигается тем, что в частотный тензопреобраэователь, содержащий тензометрический мост, измерительная диагональ которого подключена к входу модулятора, блок

25 сравнения и интегратор на базе операционного усилителя с емкостной отрицательной обратной связью, выход которого соединен с входом блока сравнения, выход которого нодклю30 чен к управляющему входу модулятора, В22351 введены конденсатор, усилитель, преобразователь амплитуды напряжения в, ток, дифференцирующая. ВС-цепь и син- хронизируемый мультивибратор, вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход через дифференцирующую ВС-цепь подключен к неин- 5 в ертирующему входу операционного бусилителя интегратора и через прео— раэователь амплитуды напряжения в ток соединен с первой вершиной диагонали питания.тензометрического моста, вто-,10 рая вершина которой подключена к выхо оду усилителя вход которого соеди1 и нен с первой вершиной измерительно диагонали тензометрического моста, а конденсатоР включен между выходом модулятора и входом интегратора.

На чертеже дана функциональная, схема частотного тенэопреобразователя.

Устройство содержит тензометрический мост 1, усилитель 2, моду- О лятор 3, конденсатор 4, преобразователь 5 амплитуды напряжения в ток, интегратор б на базе операционного усилителя с емкостной отрицательной обратной связью, блок 7 сравнения, 25 дифференцирующую RC-цепь 8, синхронизируемый мультивибратор 9.

Одна из вершин измерительной диагонали тенэоМетрического моста 1 через усилитель 2 подключена к одной из вершин диагонали питания тенэометрического моста 1, вторая вершина которой подключена к выходу преобразователя 5 амплитуды напряжения в ток. Измерительная диагональ тензометрического моста 1 подключена к . входу модулятора 3, выход которого через последовательно включенные конденсатор 4, интегратор 6 и блок 7 сравнения соединен с входом синхронизируемого мультивибратора 9. Выход 40 блока 7 сравнения подключен к управляющему входу модулятора 3. Выход синхронизируемого мультивибратора 9 подключен непосредственно к входу преобразователя 5 амплитуды напряже- g5 ния в ток и через дифференцирующую

RC-цепь 8 соединен с неинвертирующим . входом операционного усилителя интегратора б.

Устройство работает следующим об- 50 разом. . В установившемся режиме работы с выхода синхронизируемого мультивиФратора 9, служащего для запуска устройства после включения питания, следуют раэнополярные им.пульсы амплитудой U . Это напряжение, поступая на вход преобразователя 5 амплитуды напряжения в ток, преобразуется в ток 3„ =тпП, пропорциональный напряжению U, который осуществляет питание тенэометрического моста 1. Поскольку одно из плеч тенэометрического моста 1 включено в цепь отрицательной обратной связи 65 усилителя 2, то подключенная к его входу вершина измерительной диагонали тензометрического моста 1 оказывается потенционально заземленной (имеет близкий к нулю потенциал), а выход усилителя 2 является источником тока, равным по значению 3 .

Таким образом, на диагонали питания тенэометрического моста 1 создается падение напряжения, равное

Э В=пЮ В (где и — номинальное сопИ о ротивление плеча тенэометрическогo моста, m — - некоторый коэффициент пропорциональности), а на выходе модулятора 3 появляется то нулевое напряжение, то напряжение, равное

ЕпЮ В, где С- разбаланс тенэометрического моста.

Срабатывание синхронизируемого мультивибратора 9 происходит по сигналу с выхода блока 7 сравнения, который также управляет работой.модулятора 3 и срабатывает всякий раз, как только напряжение на выходе интегратора б становится равным нулю.

Пусть в некоторый момент времени, который примем эа начало отсчета, произошло срабатывание блока 7 сравнения и на выходе синхронизируемого мультивибратора 9 произошло изменение напряжения от -Uð до +По.При этом напряжение на выходе интегратора 6 под действием скачка напряжения, поступающего через дифференцирующую RC; цепь 8 на неинвертирующий вход операционного усилителя интегратора б, изменяется по следующему закону: ч ъ -ь(Ц„()=2Цо . (о «< 9 где Г,„— постоянная времени дифферен цнрующей ВС-цепи; Г„ - постоянная времени интегратора б.

В то же время под действием напряжения в Б В. Е/2, присутствующего на входе интегратора б, его выходное напряжение линейно уменьшается, т.е. о

Полупериод преобразования заканчивается в момент равенства нулю выходного напряжения интегратора 6, что математически можно записывать следующим образом:

u„() О, (,)=U, или

20 4- — 3- 5 1 t) +2U = -и () о „° о Си 2 о и где Т вЂ” период следования выходных импульсов;

В реальных случаях легко выполнить условие Cq< c Т, частота определяется следующим соотношением:

4 Ета

1 вых т

822351

Составитель В. Махнанов

Редактор С. Тимохина Техред A.Бабинец Корректор М. Коста

Заказ 1893/83 Тираж 988 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4, Таким образом, точностные характе ристики частотного тенэопреобразователя не зависят от постоянной времени интегратора, следовательно, нестабильность сопротивлений ключей модулятора и соединительных линий, подключающих измерительную диагональ тензометрического моста, не оказывает влияния на точность преобразования. Кроме того, отсутствует влияние соедйнительных линий цепи питания тенэометрического моста, поскольку его питание осуществляется от источника тока.

Формула изобретения

Частотный тензопреобразователь, содержащий тензометрический мост, измерительная диагональ которого подключена к входу модулятора, блок сравнения и интегратор на базе операционного усилителя с емкостной отрицательной обратной связью, выход которого соединен с входом блока сравнения, выход которого подключен к управляющему входу модулятора, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены конденсатор, усилитель, преобразователь амплитуды напряжения в ток, дифференцирующая

RC-цепь.и синхронизируемый мульти,вибратор, вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход через дифференцирующую RC-цепь подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя интегратора и через преобразователь амплитуды напряжения в ток соединен с первой вершиной диагонали питания тензометрического моста, вторая вершина которой подключена к выходу усилителя, вход которого соединен с первой вершиной измерительной диагонали тензо15 метрического моста, а конденсатор включен между выходом модулятора и входом интегратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 572644, кл. Q 01 В 7/16, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

М 577665, кл. Н 03 К 13/02, 1977 .(прототип).