Преобразователь абсолютных приращений сопротивлений тензорезисторов в цифровой код

Преобразователь абсолютных приращений сопротивлений тензорезисторов в цифровой код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АБСОЛЮТНЫХ ПРИРАЩЕНИЙ СОПРОТИВЛЕНИЙ ТЕНЗОРЕЗИСТОРОВ В ЦИФРОВОЙ КОД, содержащий стабилизатор постоянного тока, выводы которого подключены к выводам активного и пассивного тензорезисторов соответственно, при этом другой вывод пассивного тензорезистора через эталонньй резистор подключен к общей шине, однополярный преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, опорные входы которого подсоединены ко вторым выводам активного и пассивного тензорезисторов соответственно, а выход подключен ко входу преобразователя частоты в цифровой код, выход которого соединен с одним из входов блока вьщачи информации, о т л и ч а rani и и с я тем, что, с целью повышения точности преобразования разнополярных абсолютных приращений сопротивлений тензорезисторов, в него введены управляемый блок компенсации , суммирукщий усилитель с дискретно изменяемым коэффициентом передачи , блок, поправки и блок управления , причем между вторым вьшодом активного тёнзорезистора и общей шиной включен управляемый блок компенсации , выход которого соединен с одним из входов суммирующего усилителя с дискретно изменяемым коэффициентом пере; ачи, два других входа которого подключены к выводам стабилизатора постоянного тока соответственно , а выход - ко входу преобразователя напряжения в частоту, выход которого через блок поправки подключен к поправочному входу управляемого блока компенсации, дигнальный вход которого подключен к выходу преобразователя частоты в цифровой код, которьй подключен ко входу блока вьщачи информации, при этом управляющие входы суммирующего усилителя с дискретно изменяемым коэффициентом передачи, блока поправки и преобразователя частоты в |цифровой код подключены к соответствующим выходам блока управления, а второй выход блока поправки подклю .:АЭ чен к управляющему входу управляемого , N9 блока компенсации и второмууправляю О щему входу суммируйяцего усилителя с :л дискретно изменяемым коэффициентом li передачи. 2, Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что управляемый блок коьшенсации выполнен из последовательно соединенных декад преобразователя .код-сопротивления и многовходового сумматора-вычитателя, причем старшая декада преобразователя код-сопротивления подключена ко .второму выводу активного тензорезистора , младшая - к общей шине, а точки соединения между собой соседних де

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3406538/24-21 (22) 12.03.82 (46) 30. 12.84,Бюл. )Ф 48 (72) Л.И.Макеева (7 1) Институт черной металлургии (53) 621.317. 531.7(088.8) (56) 1. Швецкий Б.И. Электроизмерительные приборы с цифровым отсчетом.

Киев. 1964, с. 14 1.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 705374, кл. С 01 R 27/00, 1980 (прототип). (54) (5 7) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АБСОЛ10ТНЫХ ПРИРАЩЕНИЙ СОПРОТИВЛЕНИЙ ТЕНЗОРЕЗИСТОРОВ В ЦИФРОВОЙ КОД, содержащий стабилизатор постоянного тока, выводы которого подключены к выводам активного и пассивного тензорезисторов соответственно, при этом другой вывод пассивного тензорезистора через эталонный резистор подключен к общей шине, однополярный преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, опорные входы которого подсоединены ко вторим выводам активного и пассивного тензорезисторов соответственно, а выход подключен ко входу преобразователя частоты в цифровой код, выход которого соединен с одним из входов блока выдачи информации, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности преобразования .разнополярных абсолютных приращений сопротивлений тензорезисторов, в него введены управляемый блок компенсации, суммирующий усилитель с дискретно изменяемым коэффициентом передачи, блок поправки и блок управления, причем между вторым выводом ак-, тивного тензорезистора и общей шиной включен управляемый блок компенсации, выход которого соединен с одним из входов суммирующего усилителя с дискретно изменяемым коэффициентом передачи, два других входа которого подключены к выводам стабилизатора постоянного тока соответственно, а выход — ко входу преобразователя напряжения в частоту, выход которого через блок поправки подключен к поправочному входу управляемого блока компенсации, сигнальный вход которого подключен к выходу преобразователя частоты в цифровой код, который подключен ко входу блока выдачи информации, при этом управляющие входы суммирующего усилителя с дискретно изменяемым коэффициентом передачи, блока поправки и преобразователя частоты в цифровой код подключены к соответФ ствующим выходам блока управления, а второй выход блока поправки подключен к управляющему входу управляемого блока компенсации и второму управляющему входу суммирующего усилителя с дискретно изменяемым коэффициентом передачи.

2. Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что управ- . ляемый блок компенсации выполнен из последовательно соединенных декад преобразователя код-сопротивления и .многовходового сумматора-вычитателя, причем старшая декада преобразователя код-сопротивления подключена ко второму выводу активного тензорезистора, младшая — к общей шине, а точки соединения между собой соседних де1132254 код.

401 кад преобфйзователя код-сопротивления подключены к вычитающим входам многовходового .сумматора-вычитателя, к суммирующим входам которого подключены информационные выходы декад, первые управляющие входы которых соединеИзобретение относится к электроизмерит фьной технике и может быть использовано при построении преобразователей абсолютных приращений сопротивлений тензорезисторов в цифровой

Известно устройство для преобра. зования абсолютного значения тензодат10 чика в цифровой код,, содержащее преобразователь абсолютного приращения тензорезистора в напряжение и цифровой измеритель напряжения (1) .

Недостатком этого устройства

15 является низкая точность, обусловленная существенным влиянием нестабильности источника питания тензорезисторных датчиков . на р ез ультат измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является

20 устройство для преобразования сопротивления тензорезистора в код, содержащее стабилизатор тока, два последовательно соединенных резистора, 25 общий вывод которых заэемлен, а к другим выводам подключены соответ° ственно активный и пассивный тензоре1 эисторы, интегратор с управляемым направлением интегрирования, выход которого соединен с одним из вхо З0 дов блока сравнения, второй вход которого через ключи подключен к точкам соединения эталонных резисторов и тензорезисторов, а выход блока сравнения соединен с управляющими 35 входами ключей и интегратора, а также преобразователи напряжения в частоту и частоты в цифровой код и блок выдачи информации f2) .

Недостатком данного устройства является то, что точность преобразования определяется точностными харак теристиками преобразователя абсолютного приращения сопротивления тензоны с выходом преобразователя частоты в цифровой код, а вторые †.. с первым выходом блока поправки, второй выход которого подключен к управляющему входу многовходового сумматора-вычитателя. резистора в.частоту. Для повышения точности преобразования надо предъявлять жесткие требования к точности преобразования абсолютного приращения сопротивления тензорезистора в частоту, что сопряжено со значительными аппаратурными затратами.

Целью изобретения является повышение точности преобразования разнополярных абсолютных приращений сопротивлений тензорезисторов.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь абсолютных приращений сопротивлений тензорезисторов в цифровой код, содержащий стабилизатор постоянного тока, выводы которого подключены к выводам активного и пассивного тензорезисторов соответственно, при этом другой вывод пассивного тензорезистора через эталонный резистор подключен к общей щине, однополярный преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, опорные входы которого подсоединены ко вторым выводам активного и пассивного тензорезисторов соответственно, а выход подключен ко входу преобразователя частоты в цифровой код, выход которого соединен с одним из входов блока выачи информации, дополнительно введе управляемый блок компенсации, сумирующий усилитель с дискретно изменяемым коэффициентом передачи, блок поправки и блок управления, причем между вторым выводом активного тензорезистора и общей шиной включен управляемый блок компенсации, выход которого соединен с одним из входов суммирующего усилителя с дискретно изменяемым коэффициентом передачи, два других входа которого подключены к выводам стабилизатора постоянного

11322

3 тока соответственно, а выход — ко входу преобразователя напряжения в частоту, выход которого через блок поправки подключен к поправочному входу управляемого блока компенсации, сигнальный вход которого подключен к выходу преобразователя частоты в цифровой код, который подключен ко входу блока выдачи информации, при этом управляющие входы суммирующего усилителя с дискретно изменяемым коэффициентом передачи, блока поправки н преобразователя частоты в цифровой код.подключены к соответствующим выходам блока упранления, а второй выход блока поправки подключен к управляющему входу управляемого блока .компенсации и второму управляющему входу суммирующего усилителя с дискретно изменяемым коэффициентом передачи.

Кроме того, управляемый блок компенсации выполнен из последовательно соединенных декад преобразова25 теля код — сопротивления и многовходо вого сумматора-вычитателя, причем старшая декада преобразователя код-, сопротивления подключена ко второму выводу активного тензорезистора, младшая — к общей шине, а точки сое динения между собой соседних декад преобразователя код — сопротивления подключены к вычитаницим входам многовходового сумматора-вычитателя, к суммирующим входам которого 35 подключены информационные выходы. декад, первые управляющие входы кото.рых соединены с выходом преобразова-теля частоты в цифровой код, а вторые — с первым выходом блока поправ- 40 ки, второй выход которого подключен к управляющему входу сумматора-вычитателя.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства. 45

Устройство содержит стабилизатор 1 постоянного тока, один из выводов которого подключен к общей шине через последовательно соединенные активный тензорезистор 2 и управляе- 50 мый блок 3 компенсации, а другой— через последовательно соединенные пассивный тензорезистор 4 и эталонный резистор 5. Выход блока 3 компенсации подключен к одному иэ входов55 суммирующего усилителя 6 с дискрет но изменяемым коэффициентом передачи, два других входа которого подклю54 4 чены к соответствующим выходам стабилизатора 1 постоянного тока, а выход подключен к одному из входов преобразователя 7 напряжения в частоту следования импульсов, второй вход которого подключен к точке соединения тензорезистора 4 и эталонного резистора 5,,третий — к точке соединения тензорезистора 2 и блока 3 компенсаций, а выход — к входам блока 8 поправки и преобразователя 9 частоты в цифровой код, выход которого подключен ко входу блока 10 выдачи информации и к сигнальному вхо-, ду блока 3 компенсации. При этом один из выходов блока 8 поправки подключен к управляющему входу блока компенсации, а второй выход — к управляющим входам блока 3 компенсации и суммирующего усилителя 6. Второй управляющий вход суммирующего усилителя, управляющие входы блока 8 поправки и преобразователя 9 частоты в код подключены к соответствующим входам блока 11 управления.

Управляемый блок 3 компенсации состоит из последовательно соединенных декад 12-14 преобразователя код-сопротивленйя, причем старшая декада 12 подключена ко второму выводу активного тензорезистора 2, младшая декада 14 — к общей шине, а точки соединения соседних декад подключены к вычитающим входам многовходового сумматора-вычитателя 15, к суммирующим входам которого подключены информационные выходы декад, первые управляющие входы которых соединены с выходом преобразователя 9 частоты в код, а вторые †. с первым выходом блока 8 поправки, второй выход которого подключен к управляющему входу сумма1, тора-вычитателя 15.

Устройство работает следунщим образом.

Блок 11 управления выдает импульс сброса 1, для предварительной установки блока 8 поправки и.преобразователя 9 частоты в код в исходные состояния, Далее блок 11 управления выдает сдвинутые последовательно so времени импульсы Тз, Т, Т,, Т, Т„, ...,Т в течение йнтервала Т происходйт определение знака абсолютного приращения"сопротивления тензорезис- тора. В течение интервалов Т1„ Т» Т происходит предварительная оценка

1132254 где 1з — величина опорного сопротивления;

1, — весовой коэффициент 1 -й

11 декады.

Общее. значение компенсирующего сопротивления 111, определяется вуммой сопротивлений R

Р-1

R„=K u„., в =

50 где „,(1а1д,„(p-1)) — компенсирующие со.про тивле ния декад.

Управление декадами преобразователя код-сопротивления производится по сигнальному входу с выхода преоб- 55 разователя 9 частоты в код, а по вторым управляющим входам декад вводится поправка из блока 8 поправки.

1,2, P-га разрядов измеряемого приращения сопротивления тензорезистора t д к .В течение интервалов

Т у Т11 g ° y Т11(р ) осуществляется ввод поправки в 1,2, (Р-1) разрядах 5 преобразователя код-сопротивления.

После окончания полного цикла измерения выдается разрешающий импульс для считывачия информации в блок 10 выдачи информации. Далее, процесс измерения повторяется аналогичным образом.

В устройстве использован метод прямого уравновешивания с промежуточным частотным преобразователем и последующим анализом с помощью частот" ных анализаторов.

Для уменьшения требований к стабильности порогов срабатывания частотных анализаторов преобразовате- 20 ля 9 частоты в код введен блок 8 поправки. Поправка вводится в каждом оцениваемом разряде кроме последнего.

Ток с выхода стабилизатора 1 тока создает падение напряжения на тензо- 25 резисторах 2 и 4 и резисторе 5 и сопротивлениях декад преобразователя. код-сопротивления. Полярность указанных напряжений определяется направлением тока 3 .Преобразователь, gab о код-сопротивления представляет собой последовательное соединение (Р-1) декад, где P — количество знаков отсчета, каждая из которых представляет последовательный десятичный делитель из 9 образцовых резисторов, вели чина каждого из которых для каждой декады определяется, как

4,= 1. A (s)

Выходное напряжение сумматора-вычитателя 15(1 ц„,„, может быть представt лено, как -1

"ви». св= tt(? ни;) Ксв, где k — коэффициент передачи сумматора-вычитателя 15.

Следует указать что знак К моФ св жет меняться (управляется с блока 8) в зависимости от знака абсолютного приращения сопротивления тензорезистора .д Р

Сигнал на выходе суммирующего усилителя 6 представляется в виде

"винв виКв(" ".< «н;), т н где К вЂ . коэффициент передачи усили6 теля 6.

Изменением знака усиления сумматоравычитателя 15 обеспечивается подача на преобразователь 7 напряжения в частоту сигналов одной полярности.

При этом на выходе преобразователя 7 будет следующий сигнал

V-1

Ь(вв-Z u,..).k (Д где М Мса Кб К11Нч в

l<— коэффициент передачи преобразователя напряжения в .частоту.

Уравнение преобразования частоты в код в общем виде можно записать как (tR к. р Ig gttt с где н

f„-(и-фд1

hfñ=

=дR К - дискретность набора частотосравниваемых элементов, д"11р — дискретность младшего разряда;

11=1,2,3- номер сработавшего частотносравнивающего элемента, P-" в

-"0,5 — коэффициент снижения пороговых уровней настройки частотно-сравнивающих элементов (»P О), Из выражения (6) получим

af

Р- en

И=к Q к;

1132254

-Р где m= 10 задаваемая минимальная дола показания преобразования, максимальное значеР

"еоХ ние компенсирующего сопротивления, получим

После преобразования, введя

ЬRхр TT) Йy (g) 8

Иэ выражения (9) видно, что нестабкпьность тока ..1 не оказывает влияния на результат измерения, что повы, шает точность измерения.

Кроме того, запитывая декады преобразователя код-сопротивления и измерительной цепи тензодатчиков от . одного источника питания, удается повысить стабильность преобразования, 1ð обеспечивая многоточечное подключение тензорезисторных датчиков, при этом остаточные параметры ключей не оказывают влияния на точность измерения.

1132254

"*- ЖЖ тевт ° r.Óàãîðîä, ул.Проектим, 3