Тензометрическое цифровое устройство Советский патент 1983 года по МПК G01G3/147 

Изобретение относится к измерительной технике.

Известно цифровое тензометрическое устройство, содержащее тензодатчики, нуль-орган, состоящий из дифференщ1ального сравнивающего устройства, операционного усилителя и конденсатора, и аналого-цифровой преобразователь {1}

Однако в этом устройстве автокомпенсатор и тензодатчики подключены к разным вторичным обмоткам питающего трансформатора, что оказывает влияние на точность измерения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является тензометрическое цифровое устройство, содержащее тензодатчики, соединенные в мостовую схему, диагональ питания которой подключена к вторичной обмотке питающего трансформатора, а одна из вершин измерительной диагонали - к щине Земля, и измерительный автокомпенсатор, к одному входу узла сравнения которого подключена другая верщина измерительной диагонали мостовой схемы, а к другому входу - выход линейно-декодирующего преобразователя измерительного автокомпенсатора.

Источник переменного напряжения представляет собой трансформатор, который подключен к промыщленной сети. Одна из обмоток этого трансформатора питает линейно-декодирующий преобразователь, а вторая обмотка - диагональ моста тензодатчиков {2.

Однако, поскольку обмотки в трансформаторе содержат разное количество витков и различаются в пространственной конфигурации магнитных потоков, они имеют различное изменение коэффициентов трансформации от напряжения. Вследствие этого при изменении напряжения питающей сети (в качестве которой используется промыщленная сеть 10-15%, 5% гармоник) меняются в значительной степени показания, что вызывает погрещность от изменения напряжения.

Кроме того, по указанной причине различные гармоники сети (из допустимых 5%) по этим двум обмоткам проходят неодинаково, что затрудняет процесс сравнения на несущей частоте в нуль-органе, в частности на выходе узла сравнения разностный сигнал содержит высщие гармоники.

Цель изобретения - .повыщение точности измерения за счет уменьшения влияния на результат измерения питающего напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в тензометрическое цифровое устройство, содержащее тензодатчики, соединен)1ые в мостовую схему, диагональ питания которой подключена к вторичной обмотке питающего трансформатора, а одна из вершин измерительной диагонали к шшк Земля, и измерительный автокомпенсатор, к одному входу узла сравнения которого подключена другая веришна измерительной диагонали мостовой схемы, а к другому входу - выход линейно-декодирующего преобразователя измерительного автокомпенсатора, 5 введены повторитель напряжения, выполненный на операционном усилителе, и делитель напряжения на двух последовательно соединенных резисторах, причем один из резисторов подключен к одному из концов вторичной обмотки 0 питающего трансформатора, другой резистор подключен к цшне Земля, а общая точка обоих резисторов соединена с одним из входов операционного усилителя, выход которого подключен к его другому входу и входу питания 5 линейно-декодирующего преобразователя.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Тензометрическое циф{Совое устройство со-, держит автокомпенсатор 1, имеющий узел 2. 0 сравнения и линейно-декодирующий преобразователь 3, мостовую схему 4, повторитель i напряжения на операционном усилителе 5, резисторы 6 и 7, образующие делитель напряжения, и трансформатор 8 питания с первич5 ной 9 и вторичной 10 обмотками.

Мостовая схема 4 образована из силоизме-1 рительных тензодатчиков 11.

Диагональ сз(-с мостовой схемы подключена к вторичной обмотке 10 трансформатора 8, верщиной Ъ - к входу плюс узла сравнения (неинвертирующий вход), а верщиной d - к цшне Земля.

Резистор 6 подключен к одному из концов той же вторичной обмотки 10, к которой подключена мостовая схема 4.

Вход минус узла 2 сравнения (инвертирующий вход) подключен к выходу стерационкого усилителя 5, причем -этот выход объединен с инвертирующим входом усилителя 5.

Неинвертирующий вход усилителя 5 подключен к точке соединения резисторов 6 и 7.

Устройство работает следующим образом.

BbixoAHoie напряжение тензодатчиков 11, пропорциональное измеряемой массе, уравновешивается поразрядно в конце 2-4-2-1 выходным напряжением линейно-декодирующего преобразователя 3. Сравнение этих напряжений происходит в узле 2 сравнения, на выходе которого формируется разностное напряжение, фаза которого определяет процесс компенса0 ции или недокомпенсации при включении каждой стуттени преобразователя 3. Фаза разностного напряжения определяется фазочувствительным устройством нуль-органа (не показан). В конце измерения наступает полная 5 компенсация и разностное напряжение приближается к нулю.

Питание линейно-декодирующего преобразователя 3 осуществляется от операциониого

усилителя 5, который имеет низкое выходное сопротивление в режиме повторителя Преобразователь 3 представляет собой точный тетрадио-десятичный делитель, поэтому питание от операционного усилителя исключает нали чие погрешности при работе преобразователя 3. Дeлиteль напряжения на резисторах б и 7 обеспечивает необходимую величину напряже ния питают преобразователя 3. Резистор 7 - перемеш1Ь1Й, т. е. с его помощью можно вы ставить необходимую цену деления. Питание делителя напряжения на резисторах 6 и 7 осуществляется от о&мотки 10 питания мостовой схемы 4.

При работе тензодатчиков иапряжение, поступающее на делитель напряжения, несколько меняется от разбаланса мостовой схемы 4 тензодатчиков 11 в процессе их иагружения или разгружения. Влияние на погрешиость измерения зтого измеиеиия согласно расчетам не превышает 0,02%.

Вследствие того, что питание линейно-декодирующего преобразователя осуществляется от

того же напряжения, что и диагонадь мостовой схемы тензодатчиков, зависимость показаний от изменения напряжения проАПЛЩлениой сети отсутствует. На выходе узла сраэнения отсутствуют также в процессе сравнения высшие гармоники (из 5% допустимых), что позволяет производить сравиения с большей точностью.

Таким образом, по сравнению с. известным устройством получена более высокая точность при измерении .сигнала тензодатчиков.

Экспериментальщле исследования подтвердили независимость показаний от изменения промышленной сети и повышение точности измерения. Следует отмелпъ, что покаэ ивд не зависят от сети в гораздо широких пределах, чем зто допускает ГОСТ.

Изобретение может быть применено в теизометрических цифровых устройствах, либо в ;фугих случаях, где необходимо получить яезависимость показаний цифрового прибора от | изменения напряжения при измеиении сигналов от мостовых датчиков.

ТБНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ ЦИФГОВОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее тенэодатчики, соединенные в мостовую схему, диагональ питания которой подключена к вторичной обмотке питающего трансформатора, а одна из вершин измерительной диагонали - к шине Земля, и измерительный автокомпенсатор, к одному входу узла сравнения которого подключена другая веришна измерительной диагонали моетовой схемы, а к другому - выход - линейно-декодирующего преобразователя измерительного автокомпенсатора, отличаю.щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет уменьшения влияния на результат измерения Ш1тающего напряжения, в него введены повторитель напряжения, выполненный на операционном усилителе, и делитель напряжения на двух последовательно соединенных резисторах, причем один из резисторов подключен к одному из концов вторичной обмотки питающего трансформатора, друго.й резистор подключен к шине Земля, а общая точка обоих резисторов соединена с одним из входов операционного усилителя, выход которого подключен к его другому входу и входу i питания линейно-декодирующего преобразова(Л теля измерительного автокомоеисатора. 4; СО sj 4; ;О