Частотный преобразователь для тензодатчиков

 

ОП ИСАНИЕ

ЙЗОБРЕТЕН ИЯ к лвтовскомю свидитюльстюю

CDIo3 Советскик

Социапистическик

Республик (iu 892713 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 30.04. 80 (2 I )29) 8747/18-21 с присоединением заявки РЙ— (23) Приоритет (5I )NL. Кл.

Н ОЗ К 13/20

3Ъоударстеенный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 23.12.81, Бюллетень Фе 47

Дата опубликования описания 23.12.81 (53) УДК 681.325 - (088.8) Н, В, Громков, В. Д. Михотин, С. Б. Шахов

Э, K. Шахов и В. N. Шляндин (72) Авторы изобретения

Пензенский политехнический институт (7I) Заявитель (54) ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ТЕНЗОДАТЧИКОВ

Изобретение относится к цифро вой электроизмерительной технике и может быть использовано в измери" тельных системах и системах контроля и управления, использующих тензометрические датчики различных физических величин с мостовой измерительной цепью, Известен частотный преобразователь для тензодатчиков, содержащий источник напряжения, тензомост, последовательно включенные в его измерительную диагональ дифференциальный усилитель постоянного, тока, интегратор и блок сравнения()), Недостатком данного преобразователя является низкая точность преобразования из-за нестабильности параметров интегратора, дифференциального усилителя постоянного тока и блока сравнения, входящих в прямой тракт преобразования сигнала с выхода измерительной диагонали тензомоста.

Известен также частотный преобразователь для тензодатчиков, содержащий источник питания тензомоста, подключенный к его диагонали питания, первый ключ, выход которого подклю-.. чен к первой вершине измерительной диагонали тензомоота, и интегратор, выполненный на операционном усилителе с емкостной отрицательной обратной связью, выход которого сое10 динен со входом блока сравнения, выход которого подключен ко входу формирователя импульсов)2).

Недостатком известного преобразователя является низкая точность

15 преобразования, что обусловлено влиянием на ее ряда параметров элементов устройства.

Цель изобретения — повышение точ20 ности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что частотный преобразователь для тензодатчиков, содержаший источник питания тензомоста, подключен3 8927 ный к его диагонали питания, и первый ключ, выход которого подключен к первой вершине измерительной диагонали тензомоста, и интегратор, выполненный на операционном усилителе с емкостной отрицательной обратной связью, выход которого соединен со входом блока сравнения, выход которо. го подключен ко входу формирователя импульсов, введен конденсатор, через lO второй и третий ключи подключенный к диагонали питания тензомоста, и через четвертый ключ и первый резистор соединенный с инвертирующим входом интегратора, причем вход перво- !5 го ключа подключен к точке соединения конденсатора и второго ключа, первая вершина измерительной диагонали тензомоста соединена через второй резистор с инвертирующим входом интегратора, неинвертирующий вход интегратора соединен со второй вершиной измерительной диагонали тензомоста, управляющие входы первого и четвертого ключей подключены к пер- 35 вому выходу формирователя импульсов, а управляющие входы второго и третьего ключей — к его второму выходу.

На фиг. 1 приведена функциональная электрическая схема частотного преобразователя для тензодатчиков; на фиг. 2 — временные диаграммы.

Устройство содержит источник 1 пи. тания, тензомост 2, интегратор 3, блок 4 сравнения, ключи 5,6,7 и 8, 35 конденсатор 9, резисторы 10 и 11 и формирователь 12 импульсов, причем источник 1 питания подключен к диагонали питания тензомоста 2, пер.

40 вая вершина измерительной диагонали которого соединена с выходом ключа 5, выход интегратора 3 соединен со входом блока 4 сравнения, неинвертирующий вход интегратора 3 подключен ко второй вершине измерительной диагонали тензомоста 2, первая вершина диагонали питания которого посредством ключа 6 соединена с первой обкладкой конденсатора 9 и входом ключа 5, а вторая вершина диагонали питания посредством ключа 7 соедине". на со второй обкладкой конденсатора 9 и вхсдом ключа 8, выход которого через резистор !0 подключен ко входу интегратора, который посредством

55 резистора 11 соединен с первой ввршиной измерительной диагонали тензомоста 2, при этом выход блока срав!

3 4 нения 4 подключен ко входу формирователя импульсов 12, первый выход которого подключен к управляющим входам ключей 5 и 8, а второй выход соединен с управляющими входами ключей би7.

На фиг. 2 приведены временные диаграммы, поясняющие работу схемы, на выходе интегратора 3 (Ос!), на выходе блока сравнения 4 (0 ). На выходах формирователя 12 (U и U ) и на конденсаторе 9 (U@), Устройство работает следующим образом.

В момент времени t выходное напО ряжение интегратора 3 достигает нулевого уровня, срабатывает блок 4 сравнения и по его сигналу формирователь 12 размыкает ранее замкнутые

I ключи 5 и 8, и в момент времени й! замыкает ключи 6 и 7, подключающие конденсатор 9 к диагонали питания тензомоста 2. К моменту времени заряд на опорном конденсаторе 9 будет равен

Q = uèСо (1) где U>- напряжение источника питания

С - значение емкости конденсатора 9.

В этот момент времени по сигналу с формирователя !2 размыкаются ключи

6 и 7, в момент времени t замыкаются ключи 5 и 8, и конденсатор 9 начинает разряжаться через резисторы 10 и 11. Нри этом напряжение на выходе интегратора 3 начинает возрастать.

В то же время на инвертирующем входе (т.m) интегратора 3, выполненного на базе операцИонного усилителя с емкостной отрицательной обратной связью и с параллельным ИДМ-каналом выборки дрейфа нуля, и в одной из вер-; шин измерительной дйагонали (т.1) тенэомоста поддерживается равенство потенциалов.

Разность потенциалов между второй вершиной измерительной диагонали тензомоста (т.k) и инвертирующим входом операционного усилителя интегратора (т.е) будет равна напряжению разбаланса тенэомоста 2.

U -qu (г) т дй где — — - разбаланс тензоК моста 2.

892713

Вследствие этого, по окончании разряда конденсатора 9, напряжение на выходе интегратора 3 начинает уменьшаться, в момент времени t достигает нулевого уровня, и цикл пре-образования повторится.

При этом вольт-секундная площадь сигнала с сонденсатора 9 равна вольтсекундной площади напряжения разбаланса тензомоста 2 за время цикла преобразования Т1(, ;т.е. I у %,„„ф,рcIt = 9,0пTg (3) ,1 И Р где 1 — ток, протекающий через ре11 зистор 11 от разряда конденсатора 9; значение сопротивления ре М зистора 11;

t — - время разряда опорного конР денсатора 9..

С другой стороны

Т5

II и рс = "и1:о.

Подставляя (4) в (3) и решая уравнение (4) относительно f = ---, полу71= т„ чим функцию преобразования

f = т. (5) х где f - выходная частота преобразоваХ теля.

Импульсы управления, замыкающие ключи 5,8 и 6,7 разнесены во времени, что исключает воэможность одновременного замыкания ключей 5,6 и

7,8.

Как видно из (5), в функцию преобразования входит минимальное число параметров элементов схемы, Таким образом, благодаря отличительным признакам предлагаемого частотного преобразователя повышается точность преабраэовання. с

Формула изобретения

Частотный преобразователь для тензодатчиков, содержащий источ5 ник питания тензомоста, подключенный к его диагонали питания, и перзый ключ, выход которого подключен с первой вершине измерительной диа."онали тензомоста, и интегратор, 1Ф выполненный на операционном усилителе с емкостной отрицательной обратной связью, выход которого соеди- . нен со входом блока сравнения, вы" ход которого подключен ко входу формирователя импульсов, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введен конденсатор, через второй и третий ключи подключенный к

2 диагонали питания тензомоста, и через четвертый ключ и первый резистор соединенный с инвертирующим входом интегратора, причем вход первого ключа подключен к точке

25 соединения конденсатора и второго ключа, первая вершина измерительной диагонали тенэомоста соединена через второй резистор и инвертирующим входом интегратора, неинверти5ф рующий вход интегратора соединен со второй вершиной измерительной диагонали .тенэомоста, управляющие

1 входы первого и четвертого ключей подключены к первому выходу формирователя импульсов, а управляющие входы второго и третьего ключей — к его второму выходу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мартяшин А.И.и др. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерений, М., "Энергия", 1976.

2.. Авторское свидетельство СССР

У 572644, кл. G 01 В 7/16, 1975 (прототип);