Устройство преобразования сигналаМОСТОВОгО дАТчиКА B чАСТОТу Советский патент 1981 года по МПК H03K13/20 

1

Изобретение относится к информационно-иэмерительной технике и может быть использовано в системах измерения силы и веса и других измерительных устройствах.

Известен преобразователь напряжения Б частоту, содержащий интегратор компаратор/ форт ирователь разрядных импульсов, управляемый источник опорного напряжения - генератор ступенчатого напряжения, например накопительный счетчик с аналоговым выходом, з апуекающий вход которого подключен к выходу компаратора, а выход - к опорному Bxow компаратора, и ко входу формирователя разрядных импульсов l3«

Недостатком этого преобразователя является малый динамический диапазон .выходной частоты, так как при повышении динамического диапазона в схеме .возникает нелинейность. Это связано с тем, что за время действия разрядного импульса заряд, поступающий на вход интегратора, является переменной величиной, зависящей от входного напряжения.

Известно также устройство преобразования сигнала мостового датчика в частоту, содержащее источник питания, подключенный к диагонали питания мостового датчика, усилитель, вход которого подключен к измерительной диагонали мостового датчика, а выход через первый резистор соединен с входом интегратора, суммирующий усилитель, входы которого подключены к вершинам измерительной диагонали мостового датчика,

0 второй и третий резисторы, подключенные соответственно к вершине диагонали питания мостового датчика и к выходу суммирующего усилителя и соединенные через первый ключ с

5 входом интегратора, триггер, счетный вход которого подключен к генератору опорной Частоты, а выход к управляющему входу первого ключа, компаратор, первый вход которого 0 подключен к выходу интегратора 2J.

Недостатком данного устройства является узкий диапазон выходной частоты, так как его расширению препятствует рост погрешностей, обусловлен5ных ограниченным частотным диапазоном элементов устройства.

Цель изобретения - расширение диапазона выходного сигнала.

Поставленная цель достигается

0 тем, что в устройство, содержащее

источник питания, подключенный к диагонали питания мостового датчика, усилитель, вход которого подключен к измерительной диагонали мостового датчика, а выход через первый резистор соединен с входом интегратора, суммирующий усилитель, входы которого подключены к вершинам измерительной диагонали мостового датчика, второй и третий резисторы, подключенные соответственно к вершине диагонали питания мостового датчика и к выходу суммирующего усилителя и соединенные через первый ключ с входом интегратора, триггер, счетный вход которого подключен к генератору опорной частоты, а выход - к управляющему входу парного ключа, компаратор, первый вход которого подключен к выходу интегратора, введены счетчик, вход которого через формирователь подключен к выходу компаратора, а выход - к входу триггера, и цифроаналоговый преобразователь, входа разрядов которого через дешифратор соединены с выходам разрядов счетчика, аналоговый вход . через второй ключ и блок запоминания соединен, с выходом интегратора, а выход подключен к второму входу компаратора, причем управляющий вход второго ключа соединен с выходом триггера.

На чертеже представлена функциональная электрическая схема устройства.

Устройство содержит источник 1 питания, мостовой датчик 2, усилитель 3, суммирующий усилитель 4, резисторы 5-7, интегратор 8, компаратор 9, генератор 10 опорной частоты, триггер 11, формирователь 1 счетчик 13, даиифратор 14, цифроаналоговый преобразователь 15, блок 16 запоминания, ключи 17 и 18.

Источник 1 питания соединен с мостовым датчиком 2, выход которого через усилитель 3 и резистор 5 соединен со входом интегратора 8. Компаратор 9 своим первым входом соединен с выходом интегратора 8 и аналоговым входом ключа 17, а второй вход компарато а соединен с выходом цифроаналогового преобразователя 15. Выход компаратора 9 через формирователь 12 соединен со входом счетчика 13, илходы разрядов которого через дешифратор 14 соединены с входами разрядов цифроаналогового преобразователя 15. Счетчик 13, дешифратор 14 и цифроаналоговый преобразователь 15 представляют собой управляемый источник опорного напряжения, выходной сигнал которого опреи вляется напряжением, поступающи на аналоговый вход цифроаналогового преобразователя 15, и состоянием счетчика 13. Аналоговый вход цифроаналогового преобразователя 15 через

блок 16 запоминания соединен с выходом ключа 17, управляющий вход которого соединен с управляющим входом ключа 18 и с выходом триггера 11. Вход триггера 11 соединен с выходом счетчика 13, а счетный вхрд триггера 11 соединен с выходом генератора 10. Выход мостового датчика 2 соединен с двумя входами усилителя 4, выход которого через резистор 7 соединен со .входом ключа 18, который одновременно через резистор б соединен с веЕшиной мостового датчика 2. Выход ключа 18 соединен с входом интегратора 8, выходом устройства является выход формирователя 12.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Ключи 17 и 18 закрыты. На вход интегратора поступает сигнал с выход усилителя 3, пропорциональный сигналу датчика 2 , под действием которого напряжение на выходе интегратора 8 снижается. Когда оно станет равным нулю, компаратор срабатывает на вход счетчика 13 поступает импуль с выхода формирователя 12, а на вход триггера 11 - импульс с выхода счетчика 13. Триггер опрокидывается первым же импульсом, пришедшим на него с генератора 10. Ключи 17 и 18 открываются, в результате чего начинается перезаряд накопительного элемента интегратора 8.

Выходной сигнал интегратора 8 запоминается блокс 1 16 запоминания. Перезаряд накопительного элемента интегратора 8 происходит под действием напряжения, которое является алгебраической суммой напряжения пропорционального напряжению питания датчика 2, поступающего на вход ключа 18 через резистор 6, сигнала коррекции асимметрии источника 1 и датчика 2, поступающего с суммирующего усилителя 4 через резистор 7 и сигнала, поступающего через резистор 5 с входного усилителя 3. Длительность интервала перезаряда равна периоду опорной частоты генератора 10, так как его очередной импульс устанавливает триггер в перваначальное состояние, и ключи 17 и 18 закрываются. Блок 16 запоминания переходит в режим хранения напряжения, пропорционального максимальному значению напряжения на выходе интегратора на интервале перезаряда.

Так как на интервале перезаряда в счетчик 13 пришел один импульс,измнилось состояние доиифратора 14 и на второй вход компаратора подается напряжение D - , где п - мкость счетчика, а Ui максимальное напряжение на выходе интегратора на интервале перезаряда. Когда сигнал на выходе интегратора достигает этого напряжения, срабатывает

компаратор 9, формирователь 12 вьадает импульс, который далее идет на счетчик 13, изменяется код на выходе дечшфратора 14 и изменяет выходное напряжение цифроаналогового преобразователя 15 на одну ступеньку ,. Выходное напряжение интегратора сравнивается с напряжением , поступающим на второй вход компаратора 9. Затем этот процесс повторяется до тех пор, пока не появится импульс (через п импульсов) на шлходе счетчика 13, который подготовит триггер 11 к приходу импульсов на счетный вход триггера с генератора 10. Таким образом, выходная частота будет в п раз больше, чем частота перезар5здных импульсов интегратора.

Благодаря отличительным признакам изобретения основшае элементы устройства, частотный диапазон которых ограничивает выходную частоту, работают на частоте, в п раз меньшей, чем выходная частота, поэтому в п раз расширяется диапазон выходного сигнала.

Формула изобретения

Устройство преобразования сигнала мостового датчика в частоту, содержащее источник питания, подключенный к диагонали питания мостового датчика, усилитель, вход которого подключен к измерительной диагонали мостового датчика, а выход через первый резистор соединен с входом

интегратора, суммирующий усилитель, входы которого подключены к вершинам измерительной диагонгши мостового датчика, второй и третий резистора, подключенные соответственно к вершине диагонали питания мостового датчика и к выходу суммирующего усилителя и соединенные через первый ключ с входом интегратора, триггер, счетный вход которого подключен к генератору опорной частоты, а выход - к управляющему входу первого ключа, компаратор, первый вход которого подключен к выЬсоду интегратора, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона выходного сигнала, в него введены счетчик, вход которого через формирователь подключен к выходу компаратора, а выход - к входу триггера, и цифроаналоговый преобразователь, входы разрядов которого через дешифратор соединены с выходами разрядов счетчика, аналоговый вход через второй ключ и блок запоминания соединен с выходом интегратора, а йыход подключен к второму входу компаратора, причем управляющий вход второго ключа соединен с выходом триггера.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 283287, кл. Н 03 К 13/20, 1966.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2672334/18-21,

кл. Н 03 К 13/20, 26.03.79 (прототип) .