Частотный преобразователь для тензомоста Советский патент 1982 года по МПК G01B7/16 

( ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ТЕНЗОМОСТА Изобретение относится к измерите ной технике, а именно к преобразова телям сигналов тензодатчиков, и может быть использовано в горной тенз метрии, в частности при проведении измерений в шахтах, опасных по газу и пыли. Известен преобразователь Напряже ния в частоту с уравновешиванием интегрального значения измеряемой величины, содержащий интегратор, блок сравнения, ключи и источник эт лонного напряжения Cl. Однако этрт преобразователь не обеспечивает необходимой точности преобразования при малых уровнях сигнала, и следовательно, не может быть использован для преобразования малых напряжений тензодатчиков. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ча стотный преобразователь для тензомоста, содержащий источник постоянного тока для питания тензомоста. последовательно соединенные дифференциальный интегрирующий усилитель, блок сравнения и блок коммутации, выполненный в виде модулятора 21. Однако известный преобразователь не обеспечивает достаточную точность преобразования сигнала, поступающего с моста по длинным линиям связи между тензодатчиком и собственно преобразователем, необходимым при проведении измерений в труднодоступных местах шахт. Вследствие того, что в известном частотном преобразователе напряжение в измерительной диагонали тензомоста периодически меняет знак, неизбежно появление дополнительной погрешности от влияния емкости и индуктивности кабеля, которая резко возрастает с увеличением его длины. Целью изобретения является повышение точности преобразования сигнала, поступающего с моста по длинным линиям связи. Поставленная цель достигается тем что частотный преобразователь, содер жащий источник постоянного тока для питания тензомоста, последовательно соединенные дифференциальный рирукхций усилитель, блок сравнения, и блок коммутации, снабжен двумя интегральными повторителями, включенными последовательно с проводами линии связи, идущими от измерительной диагонали моста,блок коммутации выполнен в виде цепи из четырех ключей и инвертора, блок сравнения выполнен в виде двухпредельного амплитудного, дискриминатора с симметричным расположением уровней дискриминации относительно нулевого напряжения, основные входы ключей соединены попарно с выходами повторителей, управляющие входы в каждой паре ключей соединены соответственно с входом и выходом инвертора, выходы в каждой паре ключей соединены соответственно с входами усилителя, а вход инвертора - с выходом блока сравнения. На чертеже представлена блок-схема преобразователя. Преобразователь содержит источник 1 постоянного тока для питания тензомоста, тензомост 2, интегральные повторители 3 и k, ключи 5-8, выполненные в виде МОП-ключей и соединенные основными входами попарно с выходами повторителей 3 и 4, последовательно включенные дифференциальный интегрирующий усилитель Э, блок 10 сравнения и инвертор 11. Блок 10 сравнения выполнен, в виде двухпредельного амплитудного дискриминатора с симметричным расположением уровней дискриминации относительно нулевого напряжения. Управляющие входы ключей 5 и 7 соединены с выходом инвертора 11, а управляющие вход ключей 6 и 8 - с входом инвертора1 Преобразователь работает следующим образом. Сигнал разбаланса тензомоста дЕ через длинные линии связи поступает на входы интегральных повторителей 3 и . На выходе интегральных повторителей появляется напряжение +uE, где LU.- начальное смещение интегральных повторителей, определяющее начальную частоту преобразователя при отсутствии сигнала тензодатчика. Это напряжение через ключи 5-8 подается на входы дифференциального интегрирую1цего усилителя 9. Выиц.1 усилителя 9 буходное напряжение дет меняться по закону %х.)- Тгде К и Т соответственно коэффициент усиления и постоянная интегрирования дифференциального интегрирующего усилителя У, fc - текущее время. Напряжение Ug. поступает на вход блока 10 сравнения, имеющего два симметричных относительно нулевого напряжения уровня дискриминации US,H-UAКак только напряжение Ц,. достигает уровня I идI, напряжение на выходе компаратора изменяет полярность. Выходное напряжение инвертора 11 всегда . находится в противофазе по отношению к выходному напряжению блока 10 сравнения. Поскольку выходные напряжения блока 10 сравнения и инвертора 11 управляют различными парами ключей, то в установившемся режиме работы ключи 5-8 переключают входы дифференциального интегрирующего усилителя 9, осуществляя модуляцию сигнала тензодатчика. Частота переключения f определяется из условий Urt, ,. - для положительDbl А „ . . ного полу период а колебании и -Ug., -U - для отрицательного полупериода колебаний по формуле , ai) Без применения специальных мер термокомпенсацми, стабильность частоты предлагаемого преобразователя составляет 10. Чувствительность преобразования может достигать 3 кГц/мВ и вышео В предлагаемом преобразователе переключение ключей не вызывает появления в соединительном кабеле переменной составляюсцей напряжения с частотой выходного сигнала, а следовательно, влияние изменений емкости и индуктивности кабеля на точность преобразования сказываться не будет. Среди элементов схемы отсутствуют индуктивности и конденсаторы большой емкости, что позволяет легко, любым из известных способов обеспечить искро- или взрывозащищенность устройства Высокое входное сопротивление и гальваническая развязка входных цепей коммутации, а также схемное решение преобразователя, позволяющее обеспечить взрывозащиту простым спо собом расширяют область применения преобразователя. Использование преобразователя в шахтной тензометрии облегчает получение требуемых резул татов и значительно увеличивает их точность и надежность функционирования системы в целом. Формула изобретения Частотный преобразователь для те зомоста, содержащий источник постоя ного тока питания тензомоста, после довательно соединенные дифференциальный инteгpиpyющий усилитель и блок сравнения и блок коммутации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования сигнала, поступаю1цего с мос та по длинным линиям связи, он снаб жен двумя интегральными повторителя 9 ми, включенными последовательно с проводами линии связи, иду1цими от измерительной диагонали моста, блок коммутации в виде цепи из четырех ключей и инвертора, блок сравнения выполнен в виде двухпредельного амплитудного дискриминатора с симметричным расположением уровней дискриминации относительно нулевого напряжения, основные входы ключей соединены попарно с выходами повторителей, управляющие входы в каждой паре ключей соединены соответственно с входом и выходом инвертора, выходы в каждой паре ключей соединены соответственно с входами усилителя, а вход инвертора - с выходом блока сравнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 17732, кл. G 01 R 19/26, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР М , кл, G 01 В 7/16, 1975 (прототип).