Аналого-цифровой преобразователь для тензометрических устройств Советский патент 1983 года по МПК H03K13/20 

(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

Иаобретение относится к устройст вам преовраэования формы ннформгииш и может найти применение в системах автоматики и измерительной техники.

Известен анапого- ШФровой преобразователь (АЦП) для тензометрических устройств с многоступенчатым интегрированием, содержащий тензодатчик, источник питания, усилнтель сигнала разбаланса, суммирушций и шшотётные усилители, интегратор, компаратор и блок управле|1ия 1,1 .

Недостатком такого АЦП является сравнительно низкая точность преобразования из-за дрейфа нуля масштабного усилителя.

Известен преобразователь незлектрических величин в цифровой код, тензодатчик, масштабный усилитель, два усилителя постоянного тока, три ключа, интегратор, компаратор, блок компенсации несимметрии, генератор питания тензодатчика, блок питания и блок управления t2.

В известном устройстве точность преобразования улучишлась путем исключения влияния дрейфа нуля масштабного усилителя, так как питание тензодатчика осуществляют переменным напряжением прямоугольной форкш.

При этом, однако, значительно возросли аппаратурные затраты в устройстве и как следствие - снизилась его надежность. Кроме того, заземление одного из выходов тензомоста усиливает влияние синфазной помехи Сособенно при значительном удалении тензодатчика от устройства из-за несимметрии входа масштабного усилите10ляj, а гальваническая связь источника питания тензодатчика с другими источниками устройства усложняет защиту преобразователя от их взаимного влияния.

ts

Цель изобретения - упрощение устройства и повышение точности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в англого-цифровой преоб20разователь для тензометрических устройств, содержащий коммутирующий источник, выход которого подключен к питающему входу тензодатчика, выход которого через последователь25но соединенные масштабный усилитель первый ключ, интегратор, нуль-орган подключен к первому входу логического блока, второй вход которого подключен к выходу генератора так30товых импульсов, первый выход через счетчик подключен к его третьему вх ду, а второй, третий и четвертый вы ходы соответственно подключеш: к управляющим входам первого, второго и третьего ключей, выходы которых объединены, введены элемент развязки, инвертор и опорный источник, вы ход.которого подключен к входу второго ключа, а выход масштабного уси лителя через инвертор подключен к входу третьего ключа, при этом пяты выход логическрго блока через элеме развязки подключен к входу коммутирующего источника. На чертеже представлена схема АЦП тензометрических устройств. Схемасодержит тензодатчик 1, ком мутируемый источник 2 напряжения, генератор 3 тактовых импульсов, мас штабный усилитель 4, элемент5 развя&ки, инвертор 6, источник 7 опорного напряжения, ключи 8 - 1О, интегратор 11, нуль-орган 12, логический блок 13 и счетчик 14. Устройство работает следующим об разом. В начальный момент времени тензодатчик 1 обесточен и на входе мас штабного усилителя 4 присутствует на пряжение ex-V Apгде е - напряжение помехи, наводимой в кабеле, связывающим тензо датчик с входом устройства, е - дрейф масштабного усилителя АР приведенный по входу. Тогда на выходе масштабного усили теля будет .напряжение .), где к - коэффициент его усиления. На выходе инвертора 6 напряжение и..,меняет свой знак. При этом ключ 9 замкнут, а ключи 8 и 1-0 разомкнуты, и на вход интегратора 11 поступает выходное нап ряжение инвертора. В это же время с генератора 3 на вход счетчика 14 на чинают поступать импульсы. По истечении некоторого интервала времени Т, , величина которого определяется количеством поступивших импульсЬв в счетчик 14 (например, переполнени счетчика), на выходе интегратора фор мируется напряжение Цг4 е„+едр а где 1 - постоянная времени интегратора.. В это время логический блок 13 Зс1мыкает ключ 8, размлкаст ключ 9 и через согласующий элемент 5 включает источник 2, подавая питающее напряжение на тензодатчик 1. На выходе масштабного усилителя напряжение определяется выражением бьп(.едр), где напряжение, снимаемое с тензодатчика. По истечении Некоторого интервала времени Тл, определяемого состоянием счетчика 14, равного предыдущее му интервсшу времени Т, интегратор формирует приращение напряжения То. (,)at В это время логический блок 13 замлкает ключ 10, размыкает ключ 8 и через согласукиций элемент 5 отключает питакяцее напряжение тензодатчика 1. При этом на вход интегра-; тора 11 подключается напряжение Е источника опорного напряжени 7; Ин;тегрирование продолжается до тех пор пока напряжение на вых.оде интегратора станет равным нулю интервала времени Т. В этот момент времени нуль-орган 12 подает в логический блок 13 сигнал, который блокирует счетчик 14 и размыкает ключ 10. На этом цикл преобразования заканчивается, так как напряжение на выходе интегратора в начале и в конце цикла одинаково и равно нулю, то можно записать уравнение Ti - lKen-e p)ai :i-|KCU9еп едр)аь Да-1--о Допуская что в равных по длительности интервалах времени LO; . и Т ; Т величина дрейфа не изменилась, а также среднее значение помехи на данных интервалах равно (это допущение справедливо при длительности интервалов менее секунды) получим т, . 7г V|yt-- j at, откуда О -pIsiH-JL Та.И К() где Urt - среднее значение измеряемой величины за интервгш ТУ и Т,; п - количество разрядов счетчика, N - число в счетчике в конце цикла преобразования. Таким образом, на точность преобразования влияет только стабильность напряжения коммутируемого и опорного источников, а также стабильйость коэффициента усиления К мас- штабного.усилителя 4, что технически легко осуществить, так как коммутирующие ключи 8-10 работают с напряжениями среднего уровня, к ним уже не предъявляется жестких требований по термостабильности и остаточному напряжению.

В npeAnarae 40M устройстве резуль тат преобразования не зависит-от дрейфа масштабного усилителя, что позволяет использовать обычные УПТ, упрощая и повышая надежность устройства. . - V: V.,:

Элемент развязки 5, например опт рои, исключает влияиие паразитных связей измерительных цепей устройства черезИСТОЧНИКИ питания.

Формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь для тензометрических устройств, содержавдий коммутирующий источник, выход которого подключен к питающему входу тензодатчика, выход которого через- последовательно соединенные масштабный усилитель, первый ключ, интегратор, нуль-орган подключен к первому входу логического блока, второй вход котсфого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, первый выход через счетчик под- ключей к его третьему входу, а второй третий--и четвертый выходы соот-., вётственно подключешл к управляющим входг1М первого, второго и третьего ключей, выходы которых объединены, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства и ; повышения точности преЪбразования, в него введены элемент развязки, иивертор и опорный источник, выход которого подключен к входу второго ключа, а выход масштабного усилителя через инвертор подключен к входу третьего ключа, при этом пятый выход логического блока элемент развязки подключен к входу ко1Ф1утисующего источника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

20 I

ГЧ 1-1

г--} -ЦгХ А

8

11