Тензометрическое устройство Советский патент 1979 года по МПК G01G23/36 

(54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к весоизмерительной технике. Известно устройство, содержащее тензометрические датчики, нуль-орган аналого-цифровой компенсатор, источник переменного напряжения, сумматор .и управляющее устройтсво 1. Известное устройство имеет низкую точность измерения. Наиболее близким по технической сущности является устрой ство, содержащее тензометрические датчики, аналого-цифровой компенсатор, усилитель, пусковой блок, сравнивающее устройства, источник перемейного напряжения, схему управл ения и нуль-орган с конденсаторами {2. Йзвестное устройство - сложной конструкции и не обеспечивает требуемой точности, так как схема нуль-органа содержит реактивный элемент как необ ходимую составную часть. Конденсатор реактивный элемент, необходим для того, чтобы выполнять функцию разделения полезного сигнала от постоянной составляющей напряжения, которая неизбежна в тракте нуль-органа ввиду его режимов по постоянному напряжению. Этот конденсор в .свою очередь ухудшает динамические свойства нуль-органа, в частности, при больших сигналах он заряжается до какого-то напряжения и при переходе к малому сигналу (такой переход от большого к малому сигналу встречается при поразрядном сравнении в случае компенсационного метода измерения) вносит погрешность в результат измерения (оценки). Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение точности измерения. Эта цель достигается тем, что н уль-орган снабжен двумя ключами, выполненными на полевых транзисторах с изолированными затворами, которые соединены с выходгили схемы управления, общая точка ключей соединена с выходом дифференциального сравнивающего устройства; выходы ключей соединены с конденсаторами и со входами операционного усилителя. , На фиг. 1 схематически изображено устройство; на фиг. 2 - графики,. поясняющие работу устройства. Тензометрическое устройство содержит нуль-орган 1, снабженный двумя ключами, выполненными на полевых транзисторах с изолированными затворами; общая точка ключей соедигнена с выходом дифференцисшьного срйвшивающего устройства 2, а их выходы соединены с конденсаторами 3 и 4 и со входами операционного усилителя 5 затворы соединены с двумя выходами схемы б управления, третий, выход которой соединен со входом автокомпенсатора 7 и анализатором 8 полезного сигнала (АПС). Вход АПС соединен с выходом операционного усилителя 5 , а его выход подключен к автокомпенсатору 7. Один из входов дифференциального сравнивающего устройства 2 соединён с автокомпенсатором 7, а другой - с тензометрическим датчиком 9. Схема б управления, .автокомпенсатор 7 и тензометрические датчики 9 подключены к источнику 10 питания. , Нарпяжение сигналов тензометричес ких датчиков 9 и схемы автокомпенсатора 7 поступает на входы дифференци ального сравнивающего устройства 2, напряжение с выхода которого содержит сулсиу Up +Uo, где и-р- разностный сигнал UQ- напряжение смещения нуля дифференциального сравнивающего устройства 2, которое нестабильно в силу различных факторов (температура, старение, измерение питания и т.п.) Напряжение UQ запоминается на конден и.и; : ио(фйг.2, стро саторах 3 и 4 4 и 5) в моменты. когда оба ключа открыты сигналом (фиг. 2, стро ки 2 и 3). Заряд конденсаторов 3 и происходит почти мгновенно, ввиду того, что дифференциальное сравнива ющее устройство 2 имеет низкое выход ное сопротивление. Ввиду того, что поступает на затворы транзисторных ключей поочередно., то на один из них (фиг. 2, строка 2) , то - .на дфугой (фиг. 2, строка 3), операционный усилитель 5 приобретает фазочувствительные свойства. Кроме того поскольку длительность , меньше чем длительность полупериода несущей частоты, то ограничивается врем разряда конденсаторов 3 и 4 на вход ное сопротивление операционного уси лителя 5, одновременно Uvjnp производит как бы стробированиевыходного напряжения недокомпенсации U, и перекомпенсации Uji (фиг. 2, строкаб которые соответствуют Upj и up (фиг. 2, строка 1). Таким образом, в один полупериод на прямой вход операционного усилителя 5 поступает Up ч-Пд, а на инвертирующей - напряжение постоянной составляющей Uo « Ц i которое запоми налось на конденсаторе 4. В следующий полупериод Up-) +Uo поступает на инвертирующий вход, а на прямой 678329напряжение U « U,,T.e. операционный усилитель 5 реагирует только на полезный сигнал и, -х и,,. +Uo-Uo (Up2+ +Uo-Ui).Р Р Так как переключение сигналов линейно-декодирующего преобразователя происходит внутри интервала времени Действия , ; то конденсаторы следят за этим напряжением (постоянная времени мала во время действия Uynpi )/ и переходный процесс, обусловленный перегрузкой, практически отсутствует. Таким образом, при жестком алгоритме переключения ступеней напряжения линейно-декодирующего преобразователя переходного процесса нет, и измерение можно производить на каждой полуволне. Выходные сигналы операционного усилителя 5 /фиг. 2, строка 6) поступают в анализатор полезного сигнала, где происходят качественная и количественная оценки за время включения одной ступени линейно-декодирующего преобразователя (восемь полупериодов) и управляют им. В качестве несущей частоты используется прокелиленная сеть 50 Гц, что позволяет упростить работу прибора. Таким обрйзом, исключается влияние реактивных -элементов на точность измерения при одновременном упрощении схемы устройства. Формула изобретения Тензометрическое устройство, содержащее тензометрические датчики, аналого-цифровой компенсатор, усилитель, пусковой блок, сравнивающее устройство, источник переменного напряжения, схему управления и нуль-орган с конденсаторами, о т л и ч аю щ е е с я тем, что,с целью упрощения конструкции и повышения точности измерения, нуль-орган снабг жен двумя ключами, выполненн1 ш на полевых транзисторах с изолированными затворами, которые соединены. с выходами схемы управления, общая точка ключей соединена с выходом дифференциального сравнивающего устройства, выходы которых соединены с конденсаторами и со входами операционного усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство 316940,кл. G 01 G 23/36, 1969. 2.Авторское свидетельст во . № 358626, кл. G 01 G 23/36, 1971.