Многоканальный тензопреобразователь с время-импульсной модуляцией выходных сигналов

Многоканальный тензопреобразователь с время-импульсной модуляцией выходных сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ р 53044б

Союз Советских

Социалистическик

Республик (61) Дополнительное и авт. свид-ву (22) Заявлено 08.07.74 (21) 2047245/21 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.09.76. Бюллетень ¹ 36

Дата опубликования описания 10.11.76 (51) М. Кл. Н ОЗК 13/02

Государсгвеиный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 681.325(088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

А. А. Михеев и Г. И. Нечаев (71) Заявитель

Рязанский радиотехнический институт (54) МНОГОКАНАЛЪНЪ|Й ТЕНЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ

С ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ ВЪ|ХОДНЪ|Х

СИГНАЛОВ

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах тензометрии, в частности в многоканальных тензостанциях с временным уплотнением каналов.

Известны многоканальные преобразователи с время-импульсной модуляцией, использующие биполярную дискретизацию входных сигналов, содержащие устройство формирования и время-импульсный модулятор. Однако в таких преобразователях наблюдается значительный разброс параметров, связанный с неидентичностью каналов.

Известен также многоканальный преобразователь с время-импульсной модуляцией, использующий при формировании биполярнодискретизированных сигналов в первой ступени преобразования импульсные трансформаторы.

Такой преобразователь содержит два управляемых источника тока противоположной полярности, полумосты тензорезисторов в каждом канале, соединенные с управляемыми источниками тока, ключевые олоки и врсмя-импульсный моду IBTop.

В этих тензонреобразователях используются малотехнологичные элементы импульсных трансформаторов, которые не всегда обеспечивают нужную идентичность каналов измерения, Цель изобретения — повышение технологичности изготовления и обеспечение идентичности характеристик отдельных каналов между собой.

Это достигается тем, что в предлагаемый многоканальный тензопреобразователь введен операционный усилитель, к инвертирующему входу которого через первые ключевые блоки подключены верхние выводы полумостов тен10 зорезисторов каждого из каналов, эти же выводы через вторичные ключевые блоки объединены с третьимп ключевыми блоками, соединенными с управляемыми источниками тока, нижние выводы полумостов тензорезисто15 ров объединены с общей шиной, а средние выводы полумостов тензорезпсторов через четвертые ключевые блоки подключены к неинвертирующему входу операционного усилителя, выход которого соединен с входом время 0 импульсного модулятора.

На чертеже показана структурная схема многоканального тензопреобразователя.

Тензопреобразователь состоит из двух управляемых источников тока 1 и 2, форми25 рующих импульсы тока одинаковой амплитуды, но противоположной полярности, двух ключевых блоков 3, через которые источники тока 1 и 2 поочередно подключаются к полумостам 4, образованным тензорезисторами 5

30 и б, ключевых блоков 7, с помощью которых

530446

65 осуществляется поочередное подключение каждого пoл? )Iоста 4 Ic ОбKеill) вblx0ду бл0ков 3 и к входам операционного усилителя 8, содер?кащего резисторы 9, 10, 11 и усилитель постоянного тока 12, время-импульсного модулятора 13, состоящего из двух кл очевых блоков 14, интегрирующего конденсатора 15, запоминающего конденсатора 16, источника постоянного тока 17, схемы сравнения 18.

Стрелками на схеме показано воздействие на элементы управляющих сигналов.

Источники тока 1 и 2 соединены через ключевые блоки 3 и 7 с верхними выходами полумостов 4. Верхние выходы полумостов подключены также через другие кл!очевые Олоки

7 к инвертирующему входу операционного усилителя 8. К неинвертирующему входу усилителя 8 подсоединены через аналогичные блоки 7 средние точки полумостов 4. Выход операционного усилителя 8 подключен через ключевые блоки 14 к интегрирующему 15 и запоминающему 16 конденсаторам и к входам схемы сравнения 18. Интегрирующий конденсатор 15 и один из входов схемы сравнения соединены с источниками постоянного тока

17.

Работа тензопреобразователя осуществляется следующим образом.

Под действием управляющих сигналов источник тока 1 вырабатывает импульс тока положительной полярности, одновременно с этим открывается соединенный с источником тока 1 ключевой блок 3. Источник тока подключается к полумостам 4. При этом ток протекает через один полумост, а именно через тот, в цепи которого в данный момент времени сигналами управления открыт ключевой блок 7. Одновременно с ключевым блоком 7, включенным последовательно с выбранным полумостом, открыты еще два ключевых блока 7, через которые данный полумост соединен с входами операционного усилителя. При этом к инвертирующему входу операционного усилителя приложено напряжение с7„„— — 2И, а к инвертирующему — напряжение U„=IR, где R=R>=RI; — величина сопротивления тензорезисторов 5 и 6.

Напряжение на выходе операционного усилителя равно разности входных напряжений 7вых = IRK — 2IR Krnr.

Коэффициент передачи по неинвертирующему входу выбран в два раза больше, чем коэффициент передачи по инвертирующему входу, т. е. (K„J =2(К„„(. Поэтому U»» И.

2К»„— 2ИК„, где R=A =R .

При равенстве сопротивлений тензорезисторов 5 и 6 данно о полумоста выходное напряжение усилителя равно нулю. В случае изменения сопротивления одного из резисторов, например тензорезистора 5, на величину AR на выходе усилителя присутствует сигнал разбаланса (первая выборка) величиной Up=

=ИЯК„„, Для обеспечения нормальной работы время-импульсного преобразователя параметры операционного усилителя (величины

50 резисторов 9, 10, !1) выбраны такнм образом, что первая выборка положительна при любом знаке ЛЯ. По окончании действия управляющего сигнала ключевой блок 3, соединенный с источникОм тока 1, Оказывается закрытым и источник Iока 1 отключен от выбранного Iloлумоста. При этом под действием управляющего сигнала источник тока 2 вырабатывает импульс тока отрицательной полярности и открывается ключевой блок 3, соединенный с источником тока 2. Полярность напряжений, приложенных к входам операционного усилителя, сменяется на противоположную и на выходе появляется сигнал Ур —— 1ЛРКвв, т. е. вторая выборка. Таким образом осуществляется формирогапие биполярно-дискретизированных выходных сигналов, модулированных по амплитуде. Для нормальной работы времяимпульсного преобразователя вторая выборка делается отрицательной при любом знаке AR.

Биполярно-дискретизированный сигнал, модулированный по амплитуде, поступает на время-импульсный модулятор 13. Под действием сигнала управления ключевой блок 14 открывается, и интегрирующий конденсатор

15 оказывается заряженным до амплитуды первой выборки (например, +UI). Затем ключевой блок 14 закрывается, и интегрирующий конденсатор 15 перезаряжается током источника тока 17. Вслед за этим на другой ключевой блок 14 поступает сигнал управления, блок 14 открывается, и запоминающий конденсатор 16 оказывается заряженным до амплитуды второй выборки (например, — Ul). В процессе перезаряда конденсатора 15 от источника тока 17 напряжение на этом конденсаторе достигает напряжения запоминающего конденсатора 16. В момент равенства указанных напряжений срабатывает схема сравнения

18, которая вырабатывает импульс, длительностью пропорциональный размаху биполярно-дискретизированного сигнала 2UI.

Построение многоканального тензопреобразователя по описанной схеме позволяет выполнить его на интегральных микросхемах, что обеспечивает высокую технологичность изготовления и высокую идентичность характеристик отдельных каналов между собой по сравнени о с известным устройством.

Формула изобретения

Многоканальный тензопреобразователь с время-импульсной модуляцией выходных сигналов, содержащий два управляемых источника тока противоположной полярности, полу осты тензорезисторов в каждом канале, соединенные с управляемыми источниками тока, кл очевые блоки и время-импульсный модулятор, отл и чающий ся тем, что, с целью повышения технологичности изготовления и обеспечения идентичности характеристик отдельных каналов между собой, он содержит операционный усилитель, к инвертирующему входу которого через первые ключевые блоки

530446

Составитель Д. Голубович

Текред М. Семенов

Редактор Т. Рыбалова

1>,орр«ктор Л. Орлова

Заказ 2354/1 Изд. ¹ 1700 Тираж 1029 По тп;!«ио«

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министпоз СССР по дела)1 изобретений п открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушск я нао., д. 4, 5

Типография, пр. Сапунова. 2 подключены верон!пс выводы полумостов Iñíзорезисторов каждого из каналов, этн жс выводы через вторичные ключевые блоки обьединены с третьими ключевыми блоками, соединенными с управляемыми источниками тока, нижние выводы полумостов тевзорсзисто1)00 об!,с 11!1!(вы с об1!!1 li ililiilOII, ! !)(,Illll(!11>11!!)дь! п()лез!ос !)в теii о1)свис 1 o!)oi> Iс1)сз ьlс) всртые ключсвыс блоки подключены к нсинвертируюгцему входу операционного усилите5 ля, выкод которого соединен с в),одом врсAIHимпульсногo модулятора.