Тензометрическое цифровое устройство Советский патент 1985 года по МПК G01R17/00 

Изобретение относится к измерител ной технике, а именно к тензометриче КИМ преобразователям неэлектрических величин, и может быть использовано в аппаратуре, работающей в условиях переменных температур. Цель- изобретеш1я - повьшение точности за счет коррекции температур- ного и временного дрейфа устройства. На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит тензомост I , .источник 2 питания, выход которого соединен с входом делителя 3 напряже ния и с первым входом коммутатора 4, второй вход которого подключен к выходу делителя 3 напряжения, а его выход включен в диагональ питания тензрмоста 1. Выход тензомоста 1 через предварительный усилитель 5 соединен с времяимпульсным преобра- ёователем 6. Устройство содержит две схемы 7 и 8 совпадения, реверсивный счетчик 9 и блок 10 памяти, а также генератор 11 импульсов, делитель 12 частоты и блок 13 управления, причем выход генератора 11 импульсов подключен к управляющему входу блока 13 управления, первому входу первой схемы 7 совпадения и через делитель 12 частоты подключен к первому входу второй схемы 8 совпадения. Выход вре .мяимпульсного преобразователя 6 соединен с вторыми входами схем 7 и 8 сов падения, а выход первой схемы 7 совпадения соединен с входом обратного счета реверсивного счетчика 9, выход второй схемы 8 сойпадения - с входом прямого счета реверсивного счетчика 9, а его выход соединен с входом бло ка 10 памяти, к выходу которого может подключаться регистратор (не показан). Блок 13 управления имеет выходы 14-19, которые соответственно подключены к управлякяцим входам: вхо ду 20 коммутатора 4, входу 21 второй 8 совпадения, входу 22 первой схемы 7 со;впадения, входу 23 времяим пульсного преобразователя 6, входу 2 блока 10 памяти и входу 25 реверсивного счетчика 9. Устройство работает следующим образом. Измерение сигнала тензомоста 1 производится за три последовательных цикла. В течение первого цикла измер ния коммутатор 4 подключает диагонал питания тензомоста 1 к выходу источн 612 ка 2-питания. В этом случае напряжение питания тензомоста 1 равно U. Выходной сигнал, снимаемый с вькода тензомоста 1 и пропорциональный измеряемому параметру, усиливается предварительным усилителем 5 и поступает на вход интегрирующего времяимпульсного преобразователя 6, который преобразует усиленный сигнал в интервале времени. Выходной импульс времяимпульсного преобразователя 6 длительностью 4t поступает одновременно на BTopisie входы двух схем 7 и 8 совпадения. Блок 13 управления сигналом с выхода 15 дает разрешение прохождению импульсов с частотой заполнения с выхода делителя 12 частоты в течение ut через вторую схему 8 совпадения на вход прямого счета реверсивного счетчика 9, Делитель 12 частоты предназначен для получения импульсов заполнения реверсивного счетчика 9 по входу прямого счета частотой ,/2. где f - частота импульсов на выходе генератора 11 импульсов. Количество импульсов, поступивщих в реверсивный .счетчик 9 в первом цикле измерения N + 4N где N - количество импульсов, по- ступившее в реверсивный счетчик 9 по входу прямого счета с частотой fj|/2 при напряжении питания тензомоста 1, равном Up, которое соответствует измеряемому параметру. 4N - количество импульсов, поступившее в реверсивный счетчик 9 по.входу прямого счета с частотой , соответствующее суммарной величине дрейфа предварительного усилителя 5 и.времяимпульсного преобразователя 6. Таким образом, по окончании первого цикла измерения реверсивный счетчик 9, предназначенный для вьщеления и компенсации величины дрейфа предварительного усилителя 5 и вреп. мяимпульсного преобразователя 6, 4«ксирует число импульсов, поступивее по входу прямого счета с частотой fo/2, равное сумме количества /Импульсов, пропорциональных измеря-. eMobiy параметру, при напряжении питания тензомоста I, равном U,, и количеству импульсов, пропорциональных дрейфу предварительного усилителя 5 и времяимпульсного преобразоватег ля 6, В течение второго цикла измерения коммутатор 4 при наличии низкого уровня управляющего сигнала на вы ходе 14 от блока управления подключает диагональ питания тензомоста 1 к выходу делителя 3 напряжения, предназначенного для получения напряжения питания тензомоста 1, равном . Выходной сигнал тензомоста 1, пропорциональный измеряемому параметру и усиленный предварительным усипителем 5, преобразуется времяимпульсным преобразователем 6 в интервал времени 4t. Вследствие .того , что величина дрейфа предварительного .усилителя 5 и времяимпульсного преобразователя 6 характеризует аддитивную погрешность измерения выходно го сигнала тензомоста 1 и не зависит от величины напряжения питания тензомоста 1, длительность импульса dt равна сумме интервала 4tl, пропорци онального выходному сигналу тензомоста 1 при напряжении питания Up/ или половине величины выходного сигнала тензомоста 1 при напряжении питания, равном Un и длительности tj, пропорциональной дрейфу предварительного усилителя 5 и времяимпульсного преобразователя 6, Блок 13 управления сигналом с выхода 16 даёт разрешение в этом случае прохождению импульсов с выхода генератора 11 импульсов с частотой f через первую схему 7 совпадения в течение dt. на вход обратного счета реверсивного счетчика 9. Количество импульсов, поступивших в реверсивный счетчик 9 по входу обратного счета во втором цикле изнерё иия N; + 2 ЛН, где N2 - количество импульсов, поступившее в реверсивный счетчик 9 по входу обратного счета частотой f при напря женин питания тензомоста 1 5 равном , которое соответствует измеряемому парамет- РУ. Очевидно, что N N (3) ак как в первом цикле измерения заись в реверсивный счетчик 9 произвоилась по входу прямого счета, а во тором цикле измерения г по входу обратного счета, то по окончании второго цикла измерения реверсивный счетчик 9 фиксирует число импульсов, равное п - п - nj Таким образом, первый и второй циклы измерения предназначены для вьщеления в реверсивном счетчике 9 в дополнительном коде числа импульсов, пропорционального величине дрейфа пред- варительного усилителя 5 и времяимпульсного преобразователя 6. В течение третьего цикла измерения блок 13 управления аналогично как и в первом цикле измерения посредством коммутатора 4 подключает диагональ питания тензомоста 1 к выходу источника 2 питания напряжением Up и с помощью управляющего сигнала разрешает прохождение импульсов с частотой fjj/2 через схему 7 совпадения с выхо-,. да-делителя 12 частоты в течение t, на вход прямого счета счетчика 9. Процесс усиления и преобразования выходного сигнала тензомоста 1 в интервал време.ни At осуществляется как и в предьщущих циклах измерения. Количество импульсов, поступившее в реверсивный счетчик 9 по входу прямого счета в течение 4t,, составляет как и в первом цикле п, п N + дЫ 3 ---1 Вследствие того, что по окончании второго цикла измерения в реверсивном счетчике 9 зафиксировано в дополнительном коде число импульсов nL, равное - 4N, то по окончании дй реверсивный счетчик 9 фиксирует число импульсов п, + п . Ч - 2 (6 которое-Пропорционально измеряемому параметру при напряжении питания тензомоста 1, равном Uj, и частоте заполнения реверсивного счетчика ч 9, равной fg/2. Величина дЫ, характеризующая дрейф предварительного усилителя 5 и времяимпульсного преобразователя 6, полностью исключается из

результата измерения. Запуск времяимпульсного преобразователя 6

в начале каждого цикла измерения осущ ствляет блок 13 управления сигнал.ом на выходе 17. После окончания третьего цикла измерения блок 13 управления формирует управляющий сигнал на выходе 18, который переносит результат измерения из реверсивного счетчика 9 в блок 10 памяти, предназначенный для фиксации результата измерения в течение последующих трех циклов измерения. Сигналом с выхода 19 блок .13 управления сбрасывает содержание счетчика и готовит его к новому измерению.

ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее источник питания, тензомост, выход которого соединен с входом предварительного усилителя, выход которого соединен с Входом времяимпульсного преобразователя, два блока совпадения и блок управления, отличающееся тем, что, с целью повышения .точности, оно снабжено генератором импульсов, делителем напряжения, делителем частоты, коммутатором, реверсивным счетчиком и блоком памяти, при этом выход генератора соеди- нен с входом делителя частоты, входом блока управления и первым входом первой схемы совпадения, выход источника питания подключен к первому входу коммутатора и через делитель напряжения к второму входу коммутатора, два выхода коммутатора подключены к соответствующим двум входам тензомоста, выход делителя частоты подключен к первому входу второго блока совпадения, выход времяимпульсного преобразователя подключен к вторым входам первого и второго блоков совпадения, выходы первого и второго блоков совпадения подключены соответственно к входам обратного и прямого счета реверсивного счетчи(Л ка, выход которого соединен с входом блока памяти, блок управления щестью выходами соответственно подключен к управляющим входам коммутатора, второго и первого блоков совпадения, времяимпульсного прео 5разователя, блока памяти и реверсивного счетчика. со ел isd Од

//

12

20

W

М

в

25

if

1 15JSnni9

тттттт