Интегрирующий преобразователь разбаланса тензомоста в интервал времени Советский патент 1981 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и используется в системах автоматического контроля. Известен интегрирующий преобразователь разбаланса тензомоста в интер вал времени, состоящий из модулятора двух ключей, двух интеграторов, неинвертирующего усилителя, блока сравнения, двух ключей, генератора такто вых импульсов и блока управления. Недостаток устройства - низкая точность преобразования. Цель изобретения - повышение точности преобразования. Поставленная цель достигается тем, что в интегрирующий преобразователь разбаланса тензомоста в интервал времени, содержащий два ключа модулятора, два интегратора, неинвертирующий уси.питель два ключа, блок сравнения, генератор тактовых импульсов и блок управления причем входы ключей модулятора соединены с вериинами измерительной диагонали тензомоста, а выходы с пер вым входом первого интегратора,второй вход которого соединен с шиной напряжения смещения, а выход соединен со входом неинвертирующего усилителя, выход последнего через первый ключ соединен со входом второго интегратора, второй вход которого соединен, с первой вершиной диагонали питания тензомоста, подключенной к шине питания, а выход соединен с его третьим входом через последовательно включенные блок сравнения и второй ключ, входы блока управления соединены с выходами блока сравнения и генератора тактовых икшульсов, а выходы - с управляющими входами всех ключей, дополнительно введен дифференциальный усилитель, первый и второй входы которого соединены с вершинами измерительной диагонали тензомоста, а третий соединен с выходом первого ключа, а выход подключен ко второй вершине диагонали питания тензомоста. На фиг. 1 представлена функциональная схема интегрирующего преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работы схемы. Устройство содержит тензомоет 1, два к.точа 2 и 3 модулятора, два интегратора 4 и 5, неинвертирующий усилитель б, два ключа 7 и 8, блок 9 сравнения, генератор 10 тактовых импульсов, блок 11 управления и дифференциальный усилитель 12, причем входы к.шочей 2 и 3 модулятора соединены с вершинами измерительной диагонали тензомоста 1, а выходы - с первым входом интегратора 4, второй вход которого соединен с шиной , а выход которого соединен со входом нет Инвертирующего усилителя б, выход последнего через ключ 7 соединен со входом интегратора 5, второй выход которого соединен с вершиной диагонали питания тензомоста 1, подключен ной к шине питания, а выход соединен с его третьим входом через последовательно включенные блок 9 сравнения и ключ 8, входы блока 11 управления соединены с выходами блока 9 сравнения и генератора 10 тактовых импульсов, а выходы - с управляющими входами ключей 2,3,7 и 8, инвертирующий вход дифференциального усилителя 12 через регистраторы RO и соединен с вершинами измерительной диагонали тензомоста 1, неинвертирующий вход через регистор Rij. соединен с выходом ключа 6 и через резистор R заземле а вькод подключен ко второй вершине диагона.аи питания тензомоста 1. интегрирующий преобразователь работает следующим образом. В момент времени t. на входы инте гратора подается напряжение смещения -Ос,(лИ напряжение разбаланса равное и„ , где - - относительный разбаланс тензомоста, U - напряжение пит ния. Ключ 7 разомкнут. В момент времени tQ, напряжение на выходе интегра тора достигает значения II f,-i Г S Un ,, Ц c.t,R 7 / f -f M vv -1 -тк;г17Тср1- -1 . - С (R 5+RK-- - RHP) ; R j, - сопротивление замкнутого ключа модулятора; R сопротивление соединительных проводов между тензомо том и преобразователем. в момент времени t по сигналу блока 11 управления замыкается ключ 7, и с помощью дифференциального ус лителя 12 на. первом входе интеграто ра 4 устанавливается напряжение, ра вое u,,(ti) eun --. где UH- напряжение насыщения усилителя 6. К моменту времени to, напряжение на выходе интегратора 4 становится равным нулю. т.е. UM- (t а) 4.4 (12.) - (е и V, . с этого Момента времени на выходе усилителя б устанавливается напряжение обратной связи , значение которого равно - р II и см J7 „ В момент времени t размыкается ключ 7, переключается модулятор на ключах 2 и 3, и частный цикл преобразователя повторяется снова, изменяется лишь знак 6 . и ч ( o (U-t) .,.„„.,Т1Ь, ,4, Одновременно с этим сигнал с выхода ключа 7 поступает на вход интегратора 5, на второй вход которого постоянно подключено напряжение и„ питания тензомоста. В момент времени tfj выходное напряжение интегратора 5 равно нулю (UB(j,y4.4 ключ -В разомкнут. В момент времени t напряжение на выходе интегратора 4 равно U н( t/Ь tа) + Uос, (t4 -13 ) R С tn-tu) При этом ключ 7 разомкнется и на вход преобразователя поступает лишь напряжение питания тензомоста и. В момент времени t напряжение на выходе интегратора 5 равно нулю Un(t5-t4 ) :t и(ч) - ---. срабатывает блок 9 сравнения, и по его сигналу блок 11 управления замыкает ключ В, удерживая интегратор 5 в нулевом состоянии до поступления следующего импульса с выхода ключа 7. Выходной интервал времени и Т равен U.T Цд( ) ии ( tg) RJ т (7) Преобразовав выражения (1-3) и подставив полученный результат Ь (7) с учетом того, что t -t ,. Т/4, где Т - период модуляции, получаем AT g U-1 Rl)Rg Т , uT + . UcnR Rg T T ,„ и„ )e T Bo втором частном цикле преобразования имеем ,т, . г J «- J . UtiAR RSт т - и ИЬ «ь«8 2 Информативной величиной является разность интервалов временил Т-, и Tj Т.е. Функция преобразования имеет вид дт лт, -дт. eilil4ilia т. (1 Ввиду того, что на точность преобразования не влияют нестабильность параметров ключей модулятора и соеди нительной линии между тензомостом и преобразователем, результирующая погрешность преобразования уменьшается Формула изобретения Интегрирующий преобразователь разбаланса тензомоста в интервал времени, содержащий два ключа модулятора, два интегратора, неинвертирующий усилитель, два ключа, блок сравнения, генератор тактовых импульсов и блок управления, причем входы ключей модулятора соединены с вершинами измерительной диагонали тензомоста, а выходы - с первым входом первого интегратора, второй вход которого соединен с шиной напряжения смещения, а выход соединен со входом неинвертирующего усилителя, выход последнего через первый ключ соединен со входом второго интегратора, второй вход которого соединен с первой вершиной диагонали питания тензомоста, подключенной к шине питания, а выход соединен с его третьим входом через-; последовательно включенные блок сравнения и второй ключ, входы блока управления соединены с выходами блока сравнения и генератора тактовых импульсов, а выходы - с управляющими входами всех ключей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введен дифференциальный усилитель, первый и второй входы которого соединены с вершинами измерительной диагонали тензомоста, а третий - с выходом первого ключа, а выход подключен ко второй вершине диагонали питания тензомоста. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке 2488446, кл.С01В 7/16, 1977.(прототип).

и,

Ih

(риг. 2