Частотный тензопреобразователь Советский патент 1981 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к электроиз мерительной технике, связанной с пос троением преобразователей разбаланса тенэометрического моста в частоту для информационно-измерительных системИзвестен частотный тензопреобразователь, содержащий источник напряжёниЯ, тензомост, .последовательно включенные в его измерительную диагональ дифференциальный усилитель постоянного тока, интегратор и блок сравнения, а также источник тоха, пропорционального напряжению питания тензомрста, ключ, одновибратор и модулятор, входы которого соединены с измерительной диагональю тензомоста, а выходы - с соответствующими входами дифференциального усилителя постоянного тока. Выход блока сравнения подключен к управляющему входу модулятора и через одновибратор - к управляющему входу ключа, кО соединяет одну из вершин, диаг нали моста с источником тока 1. Недостатком такого преобразовате является низкая точность преобразования, обусловленная сильным влияни ем как сопротивлений, так и паразит ных емкостей кабельной линии, котор соединяет тензометрический мост непосредственно с устройством. Наиболее близким к предлагаемому является частотный тензопреобразователь, содержащий тензометрический мост, измерительная диагональ которого подключена к входу модулятора, . блок сравнения и интегратор на базе операционного усилителя с емкостной .отрицательной обратной связью, выход которого соедин.ен с входом блока сравнения, выход которого подключен к управляющему входу модулятора 2. Недостатком данного устройства является низкая точность преобразования. Цель изобретения - повышение точ.ности преобразования. Поставленная цель достигается тем, что в частотный тензопреобразователь, содержащий тензометрический мост, измерительная диагона.пь которого подключена к входу модулятора, блок сравнения и интегратор на базе операционного усилителя с емкостной отрицательной обратной связью, выход которого соединен с входом блока сравнения, выход которого подключен к управляющему входу модулятора, введены конденсатор, усилитель, преобразователь амплитуды напряжения в ток, дифференцирующая RC-цепь и синхронизируемый мультивибратор, вход Которого соединен с выходом блока сравнения, а выход через дифференцирующую КС-цепь подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя интегратора и через преобразователь амплитуды напряжения в то соединен с первой вершиной диагонали питания тензометрического моста, вто рая вершина которой подключена к вы ходу усилителя, вход которого соединен с первой вершиной измерительной диагонали тензометрического моста, а конденсатор включен между выходом модулятора и входом интегратора. На чертеже дана функциональная . схема частотного тензопреобразовате ля. Устройство содержит тензометричёский мост 1, усилитель 2, модулятор 3, конденсатор 4, преобразователь 5 амплитуды напряжения в ток, интегратор 6 на базе операционного усилителя с ёмкостной отрицательной обратной связью, блок 7 сравнения, дифференцирующую RC-цепь 8, синхронн зируемый мультивибратор 9. Одна из вершин измерительной диагонали тензометрического моста 1 через усилитель 2 подключена к одной из вершин диагонали питания тензометрического моста 1, вторая вершина которой подключена к выходу преобразователя 5 амплитуды напряжения в ток. Измерительная диагональ тензометрического моста 1 подключена к входу модулятора 3, выход KOTOpdro через последовательно включенные кон денсатор 4, интегратор 6 и блок 7 сравнения соединен с входом синхрони зируемого мультивибратора 9. Выход блока 7 сравнения подключен к управляющему входу модулятора 3. Выход синхронизируемого мультивибратора 9 подключен непосредственно к входу преобразователя 5 амплитуды напряжения в ток и через дифференцирующую НС-цепь 8 соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя интегратора б. Устройство работает следующим образом. В установившемся режиме работы с рыхода- синхронизируемого мультиви-ератора 9, служащего для запуска устройства после включения питания, следуют разнополярные им-лульсы амплитудой Up, Это напряжение, поступая на вход преобразователя 5 амплитуды напряжения в ток, преобразуется в ток , пропорциональный напряжению UQ, который осуществляет питание тенэометрического моста 1. Поскольку одно из плеч тензометрического моста I включено в цепь отрицательной обратной связи усилителя 2, то подключенная к его входу вершина измерительной диагонали тензометрического моста 1 оказывается потенционал но заземленной (имеет близкий к нулю потенциал), а выход усилителя 2 является источником тока, равным по значению 3, . Таким образом, на диагонали питания тензометрического моста 1 создается падение напряжения, райное номинальное оопЗиК тиоК (где R номинальное сопротивление плеча тензометрического моста, m - некоторый коэффициент пропорциональности), а на выходе модулятора 3 появляется то нулевое напряжение, то напряжение, равное EmUgR, где С- разбаланс тензометрического моста. Срабатывание синхронизируемого мультивибратора 9 происходит по сигналу с выхода блока 7 сравнения, который также управляет работой.модулятора 3 и срабатывает всякий раз, как только напряжение на выходе интегратора б становится равным нулю. Пусть в некоторый момент времени, который примем за начало отсчета, произошло срабатывание блока 7 сравнения и на выходе синхронизируемого мультивибратора 9 произошло измененне напряжения от -U до +ио.При этом напряжение на выходе интегратора б под действием с качка напряжения, поступающего через дифференцируклдую RQцепь В на неинвертирующий вход one- рационного усилителя интегратора 6, изменяется по следующему закону: --) ци)2и„е где Т Of - постоянная времени дифференцирующей ЕС-цепи; - постоянная времени интегратора б. В то же ремя под действием напряжения m-UoR-f/2, присутствующего на входе интегратора 6, его выходное напряжение линейно уменьшается, т.е. U,(0-|-U,v.R|- олупериод преобразования заканчиается в момент равенства нулю вы°Д ° ° напряжения интегратора б. то математически можно записывать ледующим образом: ( |)U2(i)--0, |).2u,- f п, Д-, OV-UH/О Си 2 о 21: де Т - период следования выходных импульсов; В реальных случаях легко выполнить словие т, частота определяется ледующим соотношением:

Таким образом, TO4HocTHke характе1РИСТИКИ частотного тенэопреобраэователя не зависят от постоянной времени интегратора, следовательно, нестабильность сопротивлений ключей модулятора и соединительных линий, подключающих измерительную диагональ тензометрического моста, не оказывает влияния на точность преобразования. Кроме того, отсутствует влияние соединительных линий цепи питания тензометрического моста, поскольку его питание осуществляется от источника тока.

Формула изобретения

Частотный тензопреобразователь, содержащий тензометрический мост, измерительная диагональ которого подключена к входу модулятора, блок сравнения и интегратор на базе операционного усилителя с емкостной отрицательной обратной связью, выход которого соединен с входом блока сравнения, выход которого подключен к управляющему входу модулятора, отличающийся тем, что, с цель повышения точности преобразования.

в него введены конденсатор, усилитель, преобразователь амплитуды напряжения в ток, дифференцирующая НС-цепь.и синхронизируемый мульти вибратор, вход которого соединен с выходом блока сравнения, а в.ыход через дифференцирующую RC-цепь подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя интегратора и через преобразователь амплитуда напряжения в ток соединен с первой верtO шиной диагонали питания тензометрического моста, вторая вершина которой подключена к выходу усилителя, вход которого соединен с первой вершиной измерительной диагонали тензо15 метрического моста, а конденсатор включен между выходом модулятора и входом интегратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

20

1.Авторское свидетельство СССР 572644, кл. G 01 В 7/16, 1977.

2.Авторское свидетельство СССР 577665, кл. Н 03 К 13/02, 1977

(прототип) .

25