Интегрирующий преобразователь разбалансаТЕНзОМОСТА B чАСТОТу СлЕдОВАНияиМпульСОВ Советский патент 1981 года по МПК G01R17/10 

щую RC-цепь с неинвертирующим входом дифференциального усилителя, вторая вершина питающей диагоиали тензомоста соединена через вторую дифференцирующую С-цепь с неинвертирующи1М входом усилителя интегратора и выходом дифференциального усилителя, инвертирующий вход которого через измерительную диагональ тензомоста связан с входом интегратора. Функциональная схема преобразователя приведена на фиг, 1, а временные диаграммы - на фиг. 2. В состав преобразователя входят: тензомост /, дифференциальный усилитель 2, носледовательно соединенные интегратор 3 и блок сравнения 4, два коммут.ируемых источника тока 5 н 6, дифф ренцирующие RC-цепи 7, 8 и синхронизируемый мультивибратор 9. При этом выход блока сравнения 4 соединен с входом сиихроиизации мультивибратора 9, противофазные выходы которого соединены с уиравляющими входами коммутируемых источников тока 5 и 6, выходы последних соединены с одной из вершин питающей диагонали тензомоста / и через иервую дифференцирующую RC-цень 7 с неиивертирующим входом дифференциального усилителя 2, вторая вершина питающей диагонали тензомоста соедииеиа через вторую дифференцирующую КС-цепь 8 с неиивертирующим входом усилителя интегратора 3 и выходом дифференциального усилителя 2, инвертирующий вход которого через измерительную диагоиаль тензомоста / связан с входом интегратора 3. 13ременные диаграммы, иоясняющие работу схемы, ириведеиы ия фиг. 2. В момент Бремени / иосле очередного срабатывания блока сразнен1:я 4 синхроиизируемьи мультивибратор 9, изменяя полярность напряжений на своих выходах, включает источник тока ,5 и выключает источник тока 6, 1ем самым изменяя иаиравление тока, питающего теизомост. Благодаря включению одиого из плеч тензомоста 1 ъ цепь отрицательной обратной связи дифференциального усилителя 2, обеспечивается возмол ность «Потеициально заземлить одну из вершин (левую на фиг. 1) измерительной диагонали теизомоста /. Это позволяет исключить необходимость дифференциального усилителя в тракте преобразования разбаланса тензомоста / (как это имеет место в прототипе) и подключить измерительную диагональ неиосредствеино к входу интегратора 3. Включение источника тока 5 ириводит к смене полярности нанряжения UA на вы ходе тензомоста 1, а также к формированию на неинвертирующем входе усилителя постоянного тока (УПТ) интегратора им Г1ульса, площадь которого очевидно равна 5 0,5 / т/5Со2/ 02(1+б), номииалыюе значение сопроивления одного плеча тензомоста; /г, - значение тока источника тока б; Со2 - емкость дозирующего конденсаора; - сопротивление резистора, вклюенного параллельно неивертирующему вхоу интегратора; S - величина относительного разбалаиса теизомоста. По отношению к нацрял ;ению, действующему на иеиивертирующий вход УПТ интегратора, последний имеет передаточную divHKmTO вида H(p) j + С„(У, : / „р-;-Лд RI - сопротивление суммирующего резистора; С„ - емкость в цепи обратной связи интегратора; /,„, - сопротивление соединительпых проводов между датчиком и преобразователем. С учетом формулы (2) воздействие импульса площадью 5 на неинвертирующий вход УПТ интегратора приведет к приращению напряжения на выхое интегратора, равному S G,,C,.R,i;(iЕ) Согласно временной диаграмме, изображенной, на фиг. 2, положительное приращение AUe напряжения на выходе интегратора комненсируется отрицательным приращением, вызванным воздействием напряжения разбаланса тензомоста. В момент времени /i (иа фиг. 2 не показано) сработает блок сравнения 4 и далее процессы в схеме повторяются с той лишь разницей, что все импульсы поменяют свою полярность на иротивоположиую. В момент времени ti справедливо урав. . 0.5.P,/,Co,,(l-s) С учетом формулы (3) и того, что и А . получим 0,5/,-f4Co,,(l-e) 4е/,К, / J 4- 0,.-,Cn,Ro,() Q где TI, TZ - иолупериоды напряжения на выходе интегратора. Принимая во внимание, что Ti Tz и решая уравнение .(5) относительно выходной частоты (Ti-rTz), получим функцию преобразовзния в виде i (-|J2 I)2 ) Учитывая, что s (Со2 о2-Coi- iiJ - величина второго порядка малости (так как ), имеем где /о - начальная частота преобразователя, соответствующая начальному относительному -разбалансу тензомоста, равному ЕОИз формулы (6) видно, что по сравнению с устройством-прототипом, в функцию преобразования предлагаемого устройства входит минимально возможное число параметров элементов схемы, что обусловливает существенное уменьшение мультипликативной погрешности преобразования. Аддитивная погрещность за счет дрейфа нуля полностью исключается благодаря наличию разделительной емкости Ср в тракте преобразования. Ири наличии Ср возможно «засыпание схемы. Для устранения этого служит синхронизируемый мультивибратор, который при «засыпании схемы дает первый толчок и возобновляет режим автоколебаний всей схемы. Формула изобретения Интегрирующий преобразователь разбаланса тензомоста в частоту следования пмиульсов, содержащий тензомост, дифференциальный усилитель, последовательно включенные интегратор и блок сравнения, о т л н ч а ю щ и и с я тем, что в него, с целью повышения точности, введены два коммутируемых источника тока, две дифференцирующие RC-цеии и синхронизируемый мультивибратор, причем выход блока сравнения соединен со входом синхронизации синхронизируемого мультивибратора, иро1ивофазные выходы которого соединены с управляющими входами коммутируемых источников тока, выходы последних соединены с одной из вершин питающей диагонали тензомоста и через первую дифференцирующую RC-цепь с неинвертирующим входом дифференциального усилителя, вторая вершина питающей диагонали тензомоста соединена через вторую дифференцирующую RC-цепь с неинвертирующим входом усилителя интегратора и выходом дифференциального усилителя, инвертирующий вход которого через измерительную диагональ тензомоста связан с входом интегратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Мартяшин А. И. и др. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерений. М., «Энергия, 1У76, с. 99. 2.Мартящин А. И. и др. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерений. М., «Энергия, 1У76, с. 287 (прототип).

;ЗЛТ.

L. I

и

I j f-

%

F