Преобразователь электрических сиг-НАлОВ МОСТОВыХ дАТчиКОВ B чАСТОТу Советский патент 1981 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в част ности к преобразователям электрических сигналов моста всех датчиков, и может быть использовано в системах измеЕ)ения, управления и регулирования/ работающих с тензорезисторными мостовыми датчиками. Известен преобразователь электрических сигналов мостовых датчиков в частоту, содержащий мостовой датчик, ключи, интегратор, масштабный усилитель, компаратор, соединенный через резисторы, соответственно оо входом и выходом интегратора и выходом масштабного усилителя, при этом первый ключ соединяет диагональ .питания со входом интегратора, а ИРУ гой ключ соединяет измерительную . диагональ со входом масштабного усилителя 1 . Недостатком данного преобразовате ля является низкая точность преобразования . Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является преобразователь электрических сигналов мостовых датчиков в частоту, содержащий мостовой датчик цепь питания которого подключена к источнику знакопеременного напряжения питания, а выход - ко входу масштабного усилителя, интегратор,вход которого подключен к выходу масштабного усилителя, источник опорного напряжения, управляющий вход которого соединен с выходом источника знакопеременного напряжения питания, и компаратор 21 . Недостатком этого преобразователя является ограничение диапазона выходных сигналов со стороны высоких частот, так как при повышении рабочей частоты появляются погрешности, связанные о инерционностью мостового датчика, масштабного усилителя, источника опорного напряжения. Цель изобретения - расширение диапазона выходного интервала оигнала в сторону высоких частот. Поставленная цель достигается тем, 4то в преобразователь злектрических . сигналов мостовых датчиков в частоту, содержащий мостовой датчик, цепь питания которого подключена к источнику знакопеременного напряжения питания, а выход - ко входу масштабного усилителя, интегратор, вход которого подключен к выходу масштабного усилителя, источник опорного напря.жения, управля 0 дий вход которого соединен с выходом источника знакопеременного напряжения питания, и компаратор, введены суммиругаций усилитель, первый вход которого подключен к выходу интегратора, а выход - к входу компаратора, генератор импульсов,логический элемент совпадения, входы которого подключены к выходам компаратора и генератора импульсов, делитель частоты, вход которого подключен к выходу логического элемента совпадения, а выход - к управляющему входу источника знакопеременного напряжения питания, счетчик импульсов, которого подключен к выходу логического элемента совпадения, и преобразователь код-аналог, вход которого подключен к выходу счетчика, а цепь питания - к первому выходу источника опорного напряжения, причем второй и третий входы суммируквдего усилителя подключены к выходу преобразователя код-аналог и второму выходу источника опорного напряжения

На чертеже представлена функциональная электрическая схема преобразователя.

Преобразователь содержит мостовой датчик 1, выход которого через масштабный усилитель 2 подключен к входу интегратора 3, суммирующий усилитель 4, первый вход которого подключен к выходу интегратора 3, источник 5 знакопеременного напряжения питания, выход которого подключен к цепи питания датчика 1 и к управляющему входу источника бопорного напряжения. К выходу суммирующего усилителя 4 подключен вход компаратора 7 . К первому выходу источника б опорного напряжения подключена цепь питания преобразователя 8 код-аналог. К управляющему входу источника 5 знакопеременного напряжения питания подключен выход делителя 9 частоты, вход которого соединен с выходом логического элемента 10 совпадения 10, входы которого подключены к выходам генератора 11 импульсов и компаратора 7. Между выходом логического элемента 10 и входом преобразователя 8 код-аналог включен счетчик 12 импульсов. Второй и третий входы суммирукнцего усилителя 4 подключены к выходу преобразователя код-аналог 8 и второму выходу источника б опорного напряжения. В частном случае делитель 9 частоты и счетчик 12 могут быть объединены в один блок.

Преобразователь работает следующим образом.

После очередной смены знака напряжения на выходе источника 5 делитель 9 частоты, счетчик 12 импульсов и преобразователь 8 код-аналог находятся в начальном состоянии. Выходное напряжение преобразователя 8 код-аналог равно нулю. Выходной сигнал датчика 1, усиленный масштабным усилителем 2, поступает на вход интегратора 3, в результате чего напряжение на выходе последнего нарастает по пилообразному закону. При равенстве выходного напряжения интегратора 3 и опорного напряжения на выходе источника б изменяет состояние компаратор 7, после чего очередной импульс с выхода генератора 11 через логический элемент -9 ПРОХОДИТ на входы делителя 9 частоты и счетчика 12.На выходе преобразователя код-аналог 8 появляется напряжение, соответствующее единице счета, которое, суммируясь с выходными напряжениями источника б и интегратора 3, вызывает возвращение компаратора 7 к первоначальному состоянию. По мере нарастания выходного напряжения интегратора 3 напряжение на выходе суммирующего усилителя 4 также нарастает, пока компаратор 7 не сработает снова, после чего очередной импульс генератора 11 проходит на входы делителя 9 и счетчика 12, в результате чего напряжение на выходе преобразователя 8 возрастает на величину, соответствующую единице, вызывая возвращение компаратора 7 к начальному состоянию. Этот процесс повторяется до заполнения емкости делителя 9 и счетчика 12. После этого под действием выходного импульса делителя 9 напряжение на выходах источников 5 и б изменяет знак на противоположный, напряжение на выходе преобразователя 8 становится равным нулю, напряжение на выходе интегратора 3 начинает изменяться в противоположном направлении, и весь процесс происходит аналогично. После заполнения емкости делителя 9 и счетчика 12 устройство возвращается в исходное состояние, и весь процесс повторяется. Частота выходных импульсов, снимаемых с выхода логического элемента 10, больше частоты переключения элементов 1-3 и 5 и 6 в число раз, равное коэффициенту деления частоты делителя 9.

Все это приводит к существенному расширению диапазона выходного сигнала в сторону высоких частот, а повышение точности может быть достигнуто за счет снижения рабочей частоты мостового датчика, источников питающего и опорного напряжения и интегратора.

Формула изобретения

Преобразователь электрических сигналов мостовых датчиков в частоту, содержащий мостовой датчик, цепь питания которого подключена к источнику знакопеременного напряжения питания, а выход - ко входу масштабного усилителя, интегратор, вход которого

Подключен к выходу масштабного усилителя, источник опорного напряжения, управляющий вход которого соединен с выходом источника знакопеременного напряжения питания, и компаратор, отлич ающийся тем, что, с целью расширения диапазона ,выходного сигнала в сторону высоких частот, в него введены суммирующий усилитель, первый вход которого подключен к выходу интегратора, а выход - к входу компаратора, генератор :импульсов, логический элемент совпадения, входы которого подключены к выходам компаратора и генератора импульсов, делитель частоты, вход которого подключен к выходу логического элемента совпадения, а выход - к управляющему входу источника знакопеременного напряжения питания, счетчик импульсов, ВХОД которого подключен к

выходу логического элемента совпадения, и преобразователь код-аналог, вход которого подключен к выходу счетчика, а цепь питания - к первому выходу источника опорного напряжения, причем второй и третий входы суммирующего усилителя подключены к выходу преобразователя код-аналог и. второму выходу источника опорного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Электромеханические весы с частотными преобразователями. Экспрессинформация. - Контрольно-измерительная техника. 29, 1973, с. 4-10, рис. 6.

5

2.Мартяшин А.И. и др. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерения. Энергия, 1976, с. 365, рис. 7-8 (прототип) ..