Преобразователь разбаланса тензомоста в интервал времени Советский патент 1988 года по МПК G01R17/10 G01B7/16 H03M1/00 

7 Л/х

со со

О5

о

О5 Ob

фиг.1

113

Изобретение относится к цифровой электроизмерительно технике и может быть использовано в системах преобразования физических величин, например силы, давления, в частотно-модулиро- ванньй сигнал с д;1льнейшим преобразованием в цифровой код.

Цель изобретения - повьпиение точности преобразователя разбаланса тензометрического моста в интервал времени путем исключения влияния нестабильности сопротивления аналогового переключателя,

На фиг. 1 представлена структур- ная схема преобразователя разбаланса тензометрического моста в интервал

времени; на фиг. 2 - диаграммы, по- ясняющие его работу,

Преобразоваташз разбаланса тензо- моста в интервал времени содержит (фиг. 1) тензомост и термостабильные резисторы 2, 3 и 4, дифференциальные усилители 5 и 6, аналоговьй переключатель 7, интегратор 8, блок 9 сравнения и блок 10 питания.

Тензомост 1 и резисторы 2, 3 и 4 включены по схеме четырехплечего не- уравновешенного моста и образуют термочувствительный мост (термомост) 1, который преобразует температуру тензомоста I в напряжение. Измери- тельная диагональ термОмоста подключена к входу дифференциального усилителя 6, измерительная диагональ тензомоста } подключена к входу дифференциального усилителя 5, выходы дифференциальных усилителей 5 и 6 через аналоговый переключатель 7 по- оче зедно подкли чаются к второму входу блока 9 сравнения, к первому входу которого подключен выход интегратора 8, выход блока 9 сравнения является выходом всего преобразоватеьля и соединен с управляющим входом аналогового переключателя 7 и входом интегратора 8.

Устройство работает следующим образом.

В начале каждого полупериода преобразования срабатывает блок 9 сравнения и аналоговый переключатель 7 подключает к второму входу блока 9 сравнения усиленное напряжение с выходной диагонали тензомоста 1 или термомоста 11, а на вход интегратора

8поступает выходное напряжение блока

9сравнения, равное +Uo или -П. В момент времени t (фиг. 2а) на вход

8 поступает напряжение

на его

выходе изме

t

Т.

(I)

U

где

;,. Т. начальное смещение; постоянная времени интегратора 8;

длительность полупериода колебаний преобразователя. Если выходные напряжения тензомоста 1 и термомоста 11 равны нулю, то на выходе устройства - импульсы амплитудой JtUg , скважностью два и длительностью периода, равной

TO

2-и

а /р

(2)

В момент времени t, (фиг. 2) на второй вход блока сравнения поступает усиленное дифференциальным усилителем 6 вьсходное напряжение термостата 1 1 , равное

вых,

- . Ктд

+ R,

о(де пнт

Ег

R л + Ri

(3)

0

5

0

5

где и

Вых 4

k

и

пцт

RTM

выходное напряжение дифференциального усилителя 6;

коэффициент усиления дифференциального усилителя 6;

напряжение питания термомоста 1 1;

сопротивление диагонали питания тензомоста 1; RJ, R,, R - сопротивление резисторов 2, 3 и 4;

изменение температуры тензомоста 1; температурный коэффициент сопротивления диагонали питания тензомоста 1 .

t напряжение на (фиг. 26) достиав В момент времени выходе интегратора 8 гает значения

и, Uc

и

(t,-t,), (4)

равного значению напряжения llgt,,, . Происходит срабатывание блока 9 сравнения, его выходное напряжение становится равным -Uo, которое переключает аналоговый переключатель 7, и на второй вход блока 9 сравнения поступает выходное напряжение дифференциального усилителя 5, равное

RTM .

и

бих.

i - nuT

RTM +

R4

Хч

RTM +

R,

Т40 (5)

е k - коэффициент-усиления усилителя 5;

k - коэффициент чувствительности тензомоста 1 к измеряемой величине;

-измеряемая величина;

-температурньй коэффициент смещения нуля тензомоста 1.

момент времени t, напряжение на выX

У

Формула изобретения Преобразователь разбаланса тензомоста в интервал времени, содержащий блок питания, соединенный с диагональю питания термомоста, в одно плечо которого включен тензомост, аналогоходе интегратора 8 достигает значения 25 . переключатель, первьй дифференциальньй усилитель, интегратор, выход которого соединен с первым выхоо

и,

и.

Uo (

t,). (6)

BUf к/I

Сумма длительностей интервалов времени (t,-t,) и (t,,-tj) определяет пе- 30 риод, за который происходит .полное преобразование входного воздействия в интервал времени. Решая уравнения,, (А), (5), (6) и (7) относительно, суммы интервалов времени , и 35 получим

tj-t.

дом блока сравнения, отличающийся тем, что, с целью повы- щения точности путем исключения влияния нестабильности сопротивления аналогового переключателя, в него введен второй дифференциальньш усилитель, входы которого соединены с измерительной диагональю термомоста, выходы первого и второго дифференциальных усилителей подключены через аналоговый переключатель к второму входу блока сравнения, выход которого соединен с входом интегратора и управляющим входом аналогового переключателя, а выходы первого дифференциального усилителя соединены с измерительной диагональю тензомоста.

-Ф +1,

-To+k,y U

RTM

RTM+R

и,

R 1

тл,

ив .

10

15

20

При выполнении условия k , о k у р,лч тельность периода выходног-о сигнала преобразователя разбаланса тензомоста 1 в интервал времени будет .пропорциональна только измеряемой величине X . Это условие легко выполняется при настройке преобразователя путем соответствующего подбора значений k , и k ,

Таким образом, сигнал на выходе преобразователя не зависит от аддитивной составляющей температурной погрешности тензомоста 1.

Формула изобретения Преобразователь разбаланса тензомоста в интервал времени, содержащий блок питания, соединенный с диагональю питания термомоста, в одно плечо которого включен тензомост, аналого25 . переключатель, первьй дифферено

05

0

дом блока сравнения, отличающийся тем, что, с целью повы- щения точности путем исключения влияния нестабильности сопротивления аналогового переключателя, в него введен второй дифференциальньш усилитель, входы которого соединены с измерительной диагональю термомоста, выходы первого и второго дифференциальных усилителей подключены через аналоговый переключатель к второму входу блока сравнения, выход которого соединен с входом интегратора и управляющим входом аналогового переключателя, а выходы первого дифференциального усилителя соединены с измерительной диагональю тензомоста.

TO

,

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано в системах преобразования физических величин, например си- ЛЬ1, давления, в частотно-модулированный сигнал с дальнейшим его преобразованием в цифровой код. Изобретение повышает точность преобразования разбаланса тензометрического моста в интервал времени путем исключения вл1г- яния нестабильности сопротивления аналогового переключателя. Устройство содержит тензомост 1, термостабилизи- рованные резисторы 2, 3 и 4, диффе ренциальные усилители 5 и 6, аналого- вьй переключатель 7, интегратор 8, блок 9 сравнения и блок 10 питания. При этом тензомост 1 и резисторы 2, 3 и 4 включены по схеме четырехплече- го неуравновешенного моста .и образуют термочувствительный термомост 11, который преобразует температуру моста 1 в напряжение. 2 ил. (О (Л