Преобразователь электрического сигнала мостового датчика в частоту

Преобразователь электрического сигнала мостового датчика в частоту

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕ/Ь ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАт МОСТОВОГО ДАТЧИКА В ЧАСТОТУ, содержащий мостовой датчик , измерительная диагональ которого подключена к входу масштабного Усилителя, интегратор, к выходу которого подключен первый вход компаратора , формирователь импульсов, вход ко торого соединен с выходом компаратора , и делитель частоты, первый выход которого подключен через источник знакопеременного напряжения к диагонали питания мостового датчика, о тличающийся тем, что, с целью расширения диапазона выходных частот в сторону высоких частот, в него введены первый и второй модуляторы , триггер и блок фазирования, причем вход первого:модулятора под- . ключен к выходу масштабного усилителя , а выход - к входу интегратора., вход второго модулятора подключен к. выходу источника знакопеременного напряжения, а выход - к второму входу компаратора, первый и второй входы блока фазирования подключены соответственно к первому и второму выходам делителя частоты, а первый и второй выходы блока фазирования подключены соответственно к входам установки нуля и единицы триггера, причем а € тактовый вход триггера подключен к выходу формирователя импульсов, ин (Л версный и прямой выходы триггера подключены соответственно к управляющим входам первого и второго модуляторов, а вход делителя подключен к выходу формирователя импульсов. 2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что блок фазирования выполнен двухканальным, при этом каждый из каналов выполнен на последовательно соединенных дифференцирующей цепочке, ограничителе и инверторе, причем входы дифференцирующих цепочек подключены соответственно к первому и второму входам блока фазирования, первый и второй выходы которого подключены соответственно к выходам инверторов.

1 М1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕС4УБЛИК (19) (11) З(Я1) Н 03 К 13/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPGHOIVlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

40 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3386952/18-21 (22) 21.01.82 (46) 30.06.83. Бюл. И 24 (72) О,M. Ерусланова и А .Н. Ивлиев (71) Научно-исследовательский и кон. структорский институт испытательных . машин, приборов и средств измерения масс (53) 681 ° 325(088,8) (56) l. Иартяшин А .И. и др. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерения. М ., . "Энергия", 1976, с. 287, рис. 5-4

CX.11).

2. Авторское свидетельство СССР

N 813773, кл . H 03 K 13/20, 31.03.78 (прототип). ь (54)(57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА МОСТОВОГО ДАТЧИКА В ЧАСТОТУ, содержащий мостовой датчик, измерительная диагональ которого подключена к входу масштабного усилителя, интегратор, к выходу которого подключен первый вход компаратора, формирователь импульсов, вход которого соединен с выходом компаратора, и делитель частоты, первый выход которого подключен через источник знакопеременного напряжения к диагонали питания мостового датчика, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона выходных частот в сторону высоких частот, в него введены первый и второй модуляторы, триггер и блок фазирования, причем вход первого:модулятора подключен к выходу масштабного усилителя, а выход - к входу интегратора, вход второго модулятора подключен к выходу источника знакопеременного напряжения, а выход - к второму входу компаратора, первый и второй входы блока фазирования подключены соответственно к первому и второму выходам делителя частоты, а первый и второй выходы блока фазирования подключены соответственно к входам установки нуля и единицы триггера, причем м

C тактовыи вход триггера подключен к S выходу формирователя импульсов, инверсный и прямой выходы триггера Подключены соответственно к управляющим С входам первого и второго модуляторов, а вход делителя подключен к выходу Я формирователя импульсов.

2. Преобразователь по и. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что блок фазирования выполнен двухканальным, при этом каждый из каналов выполнен на последовательно соединенных дифференцирующей цепочке, ограничителе и инверторе, причем входы дифференцирующих цепочек подключены соответственно к первому и второму входам блока фазирования, первый и второй .выходы которого подключены соответственно к выходам инверторов, :В

1026301

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в устройствах .для измерения неэлектрических величин, например силы, крутящего момента и т.д.

Известен преобразователь параметров мостового датчика с переключением направления интегрирования P j, Недостатком этого устройства является ограниченный диапазон выходных частот, обусловленный влиянием распределенных параметров датчика.

Известен также преобразователь электрического сигнала мостового датчика в частоту, содержащий мостовой . датчик, измерительная диагональ которого подключена к входу .масштабного усилителя, интегратор, к выходу которого подключен первый вход компаратора, первый вход которого подключен к выходу интегратора, формирователь импульсов, вход которого соединен с выходом компаратора, и делитель частоты, первый выход которого подключен через источник знакопеременного напряжения к диагонали питания . мостового датчика (2).

Недостаток данного преобразователя - ограниченный диапазон выходных частот, обусловленный ограниченным динамическим диапазоном цифроаналогового преобразователя.

Цель изобретения — расширение диапазона выходных частот в сторону высоких частот.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь электрического сигнала мостового датчика в часто ту, содержащий мостовой датчик, измерительная диагональ которого подключена к входу масштабного усилителя, интегратор, к выходу которого подключен первый вход компаратора, формирователь импульсов, вход которо.

ro соединен с выходом компаратора, и делитель частоты, первый выход которого подключен через источник знакопеременного напряжения к диагонали питания мостового датчика, введены первый и второй модуляторы, триггер и блок фазирования, причем вход . первого модулятора подключен к выходу масштабного усилителя, а выходк входу йнтегратора, вход второго модулятора подключен к выходу источника знакопеременного напряжения, а выход — к второму входу компарато

10 !

25 зо ра, первый и второй входы блока фазирования подключены соответственно к первому и второму выходам делителя частоты, а первый и второй выходы блока фазирования подключены соответственно к входам установки нуля и единицы триггера, причем тактовый вход триггера подключен к выходу формирователя импульсов, инверсный и прямой выходы триггера подключены соответственно к управляющим входам первого и второго модуляторов, а вход делителя подключен. к выходу фор" мирователя импульсов.

Кроме того, блок фазирования выполнен двухканальным, при этом каждый из каналов выполнен на последовательно соединенных дифференцирующей цепочке, ограничителе и инверторе, причем входы дифференцирующих г цепочек подключены соответственно к первому и второму входам блока фазирования, первый и второй выходы которого подключены соответственно к выходам инверторов.

На фиг. 1 представлена функцио" нальная схема преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы работы элементов устройства; на фиг, 3функциональная схема блока фазирования.

Преобразователь содержит мостовой датчик 1, к выходу которого подключен вход масштабного усилителя 2, модулятор 3, вход которого подключен к выходу масштабного усилителя, модулятор 4, интегратор 5, вход которого подключен к выходу модулятора 3, а выход - к первому входу кьмпаратора

40 6, формирователь 7 импульсов, вход которого подключен к выходу компаратора 6, а выход - к тактовому входу триггера 8, делитель 9 частоты, вход которого подключен к выходу формирователя 7, а выходы - к входам блока

10 фазирования. Выходы блока 10 фази" рования подключены к входам установки нуля и единицы триггера 8, выходы которого подключены к управляющим . входам модуляторов 3 и 4. Первый выход делителя 9 частоты подключен к входу источника ll знакопеременного напряжения, выход которого соединен с диагональю питания мостового датчика 1 и с входом модулятора 4. Выход

55 модулятора 4 подключен к второму входу компаратора 6.

Модулятор 3 выполнен на ключах

12 и 13, инверторе 14 и сумматоре 15, 3 10 а модулятор 4 - на ключах 16 и 17, инверторе 18 и сумматоре 19.

Блок 10 фазирования (фиг. 3) содержит два идентичных канала, первый иэ которых выполнен на последовательно соединенных дифференцирующей цепочке 20, ограничителе 21 и инверторе 22, а второй - на последовательно соединенных дифференцирующей цепочке 23, ограничителе 24 и инверторе 25..

Преобразователь работае следующим образом.

Пусть положение делителя 9 частоты соответствует интервалу преобразования T, при котором источник 11 знакопеременного напряжения и масштабный усилитель 2 выдают положительное напряжение (фиг. 2). Пусть также в момент С4 после очередного срабатывания компаратора 6 импульс с формирователя 7 импульсов перебросил по тактовому входу триггер 8 в положение, соответствующее положительному уровню напряжения на прямом выходе Q триггера 8 и нулевому уровню на инверсном выходе (триггера 8. Блок фазирования по обоим выходам выдает положительное напряжение, сигнал с выхода Q, триггера открывает ключ 12 модулятора 3 и ключ 16 модулятора 4, при этом ключи 13 и 17 модуляторов закрыты. На выходах сумматоров 15, 19 и; следовательно, на выходах модуляторов 3 и 4 появляется положительное напряжение. Выходное напряжение интеграт ра 5 начинает линейМо изменяться в сторону отрицательных значений. При равенстве в момент абсолютных значений напряжений на входах компаратора 6 последний перекидывается, а Формирователь 7 . импульсов перебрасывает триггер 8 в нулевое положение по первому выходу

Q, при этом на втором выходе Q, триггера появляется положительное напряжение. Импульс с выхода формирователя 7 импульсов проходит на выходную шину и на делитель 9 частоты. Выходные потенциалы триггера 8 открывают. ключи 13 и 17 и закрывает ключи 12 и 16. Отрицательные сигналы с выходов инверторов проходят соответственно через открытые ключи 13 и 17. Отрицательный. сигнал, появляющийся на входе интегратора 5, интегрируется, пока-выходное напряжение интегратора, подаваемое на первый вход компа- ратора 6, не будет равно по модулю

26301 напряжению, подаваемому.с выхода модулятора 4. При равенстве сигналов

° на входах компаратора, последний перекидывается, формирователь 7 выдает

5 импульс, который снова перебрасывает триггер 8, выходные потенциалы триг" гера .открывают ключи 12 и 16 и закрывают ключи 13 и 17. Процесс повторяется, пока не появится импульс на

10 выходе делителя 9 частоты, который установит на выходе источника 11 знакопеременного напряжения отрицательное напряжение, т.е. в момент. начнется интервал Т (фиг. 2).

15 В момент изменения полярности на выходах делителя 9 частоты происходит изменение потенциала: на одном из выходов изменяется от нулевого уровня до положительного уровня, на

20 другом — от положительного уровня до нулевого. Эти изменения потенциалов поступают на дифференцирующие цепочки 20, 23 (фиг, 2) блока 10 фазирования. Так как изменение уровней на входах дифференцирующих цепей происходит при смене полярности в противоположные стороны, на вход ограничи телей 21 и 24 уровня поступают сигналы противоположной полярности. ОгЗО раничители пропускают только положительные импульсы, поэтому при смене полярности импульс поступает только на один из инверторов 22 или 25. . Импульс, прошедший на инвертор, открывает его, и происходит формирование импульса на одном из выходов . блока 10 фазирования. Импульсы с выходов блока 10 фазирования поступают на первый вход "1" и на второй вход

4в "0" триггера 8. Если на первый вход

"1" триггера 8 приходит импульс, то триггер по выходу Q остается в положении "единица", несмотря на приход импульса на тактовый вход триггера.

45 Если импульс поступает на второй вход "0" триггера, то триггер по выходу Q остается в положении "ноль", Таким образом, при каждой сиене полярности импульс с одного из выходов блока 10 фаэирования запрещает очередной переброс триггера импульсом с формирователя 7, т.е. триггер остается в положении, предшествующем моменту смены полярности, происходит

5 тем самым изменение очередности работы ключей (фиг. 2). Затем на интервале Т работа схемы происходит так же, как на интервале T4 .

1026301

4brat

Благодаря отличительным признакам изобретения верхняя выходная частота не ограничивается, как в известном . устройстве, .динамическим диапазоном цифро-аналогового преобразователя, вследствие чего можно расширить диапазон выходных частот. Верхняя выходная частота в предлагаемом устройстве может ограничиваться лишь быстро действием элементов преобразователя.

1026301 дылды

2;j1

Дф

/4

Qr

©

Фиг.2

1026301 .

Составитель В. Дмитриев

Техред И. ГайдУ. Корректор A ° ФеренЧ

Редактор А . Ворович

Филиал ППП Ч3атент", r. Ужгород, ул, Проектная, Заказ 575/ Тираж 93 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Иосква, Ж-35 Раувская наб. . 4/5