Многоканальный преобразователь для тензорезисторов

Многоканальный преобразователь для тензорезисторов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских., Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 6031 19 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено19.05,76 (21)2363560/1821 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано15.04.78. Бюллетень №14 (45) Дата опубликования описания Яя. тз ."щ. (51) М. Кл

Н 03 К 13/20

Государственный комитет

Совета Министров СССР па делан изобретений и открытий (53) УДК681.325 (088,.8) (72) Авторы изобретения

А. А. Болтянский, Л. Э. Вилоп и О. П. Скобелев

Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт им. С. П. Королева (71) Заявитель (54) МНОГОКА НА ЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕ ЛЬ

ДЛЯ ТЕНЗОРЕЗИСТОРОВ

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может найти применение при дистанционном измерении малых приращений сопротивлений, например выходных сигналов тензорезисторов.

Известен преобразователь приращения сопротивлений в интервал времени, используемый в системах сбора информации для измерения сигналов датчиков с тензорезисторным выходом, содержащий датчики, канальные усилители, интегратор, преобразователь и блок управления (1).

Недостатком его является сравнительно низкая точность измерения.

Известен преобразователь для тензорезисторов, содержащий источник питания, тензорезис: торный датчик, масштабные усилители, коммутирующие элементы, интегратор, блоки управления (2). Принцип действия этого устройства основан на преобразовании напряжения разбаланса датчика в интервал времени путем двухтактного интегрирования. Уравнение преоб- 20 разования устройства для датчика в виде полумоста с двумя активными тензорезисторами запишется следующим образом:

T..r— где Т вЂ” временной интервал на выходе преобразователя; 2д

Т вЂ” продолжительность первого такта интегрирования;

r = — — относительное приращение соЛВ

R, противленйя тензорезистора, пропорциональное

его деформации;

h R — приращение сопротивления тензорезистора;

Ко — сопротивление недеформированного тензорезистора.

Однако при дистанционном измерении, на результат преобразования известного преобразователя значительное влияние оказывает сопротивление линий связи R; соединяющих датчик с преобразователем. Уравнение преобразования устройства с линией имеет вид

T = - -Т вЂ” 1 "+, (2) где г„= R"

Из (2) следует, что изменения г„„например, от температуры среды, в которой проложена линия, приводят к мультипликативной погрешности о„= (ㄠ— г„т ) ° 100%, (3) где — относительная погрешность измерения в%;

603119 г — нормированное по R сопротивление линии при температуре t; г, — нормированное по R< сопротивление линии в нормальных условиях, т.. точность измерения снижается, что являетсч недостатком известного преобразователя.

Цель изобретения — повышение точности, преобразования при наличии линий связи.

Поставленная цель достигается тем, что в многоканальный преобразователь для тензорезисторов, содержащий N тензометрических полумостов, подключенных через трехпроводные линии связи к коммутатору каналов, одни выходы которого соединены с источником питания и делителем напряжения, средняя точка которого подключена к прямому входу интегратора тока, инверсный вход интегратора тока соединен с другими выходами коммутатора каналов, а выход — с входом компаратора, выход которого подключен к триггеру, разрядный ключ, включенный между разрядным резистором и общей шиной, и блок управления, подключенный к коммутатору каналов, разрядному ключу и триггеру, введены два коммутирующих элемента и дополнительный резистор, один вывод которого соединен с общим зажимом тензорезисторных полумостов и входом первого коммутирующего элемента, выход которого подключен к общей шине, а другой вывод дополнительного резистора подключен к разрядному резистору и второму коммутирующему элементу, выход которого подключен к инверсному входу интегратора тока.

На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя, на фиг. 2 — зависимости погрешности преобразования от сопротивления линии связи.

Преобразователь содержит N тензометрических полумостов 1, состоящих из тензорезисторов 2 и 3, N трехпроводных линий связи 4, коммутатор каналов 5, дополнительный резистор 6, разрядный ключ 7, интегратор тока 8, компаратор 9, триггер 10, разрядный резистор 11, коммутирующие элементы 12 и 13, блок управления 14, делитель напряжения 15, источник питания 16.

Работа преобразователя на каждом из опрашиваемых каналов происходит в два такта.

При опросе датчика первого канала, в первом

ls такте замкнуты ключи К, и Ki коммутатора каналов 5 и коммутирующий элемент 12. Разность токов тензорезисторов полумоста 1 подается на интегратор тока 8, потенциал входа которого задан делителем 15 и равен половине напряжения Е источника 16. Значение входного тока I интегратора с учетом сопротивлений линии связи определяется выражением

Ьй

"(В +R ) +2R„(n,+й, AR

ЬР

Е г Rz+4ß R + Дг () По окончании первого такта заряд емкости интегратора равен

qi = Ii T, (5) Во втором такте ключ K i, разрядный ключ 7 и коммутирующий элемент 13 замкнуты, ключ

Ki и коммутирующий элемент 12 разомкнуты.

Происходит полный разряд, накопленного интегратором 8 заряда, током

E 1 Е„

2 R,-+2R. + 2R„-. 2

Кс, >г R — 2Rp — 2Р, @

2 В (М,-+2R, +2 к„)

Продолжительность разряда, соответствующая временному интервалу на выходе преобразователя о (7) Подставляя в (7) значения токов из (4) и (6), и нормируя сопротивление по R>, получим

ВС

Rz

R, и,+ 2+ 2г,;

Re

1+. 4 гп+ зглг; где

25

С вЂ” л г 2 2глг

Чувствительность преобразователя

Как следует из (9) S зависит от сопротивления линии. Однако при заданном r, определяемом требуемой чувствительностью, существует такое значение r, при котором д S 2Вс — Х t(4 + 6 г) С вЂ” 2В)

2 Tílã (р -).

АВ д О уд А-(2+ 3 ) — р+ 1

На графиках, приведенных на фиг. 2, показаны зависимости погрешностей измерения о., в функции нормированного сопротивления r.„

100 ",, Я /а пк где S„, — чувствительность преобразователя, 50 при сопротивлении линии в нормальных условиях, для которого соответствующим выбором

ri и гг произведена полная компенсация влияния линии.

Погрешности о., = f(r,) рассчитаны для случая г„,, = 0,02, наиболее часто встречающегося на практике.

Зависимости I u II (фиг. 2) соответствуют различным чувствительностям преобразователя, определяемым величиной г1. Для кривой 1 г1 =

1; S < = Sо, для зависимости II r ) = 8 Sïê = 10,9 Sä

603119

Формула изобретения г, ! !

I ! ! !

002 0Л

Яг

0.Or

Фиа 2

Составитель Д. Голубович

Техред О. Дуговая Корректор Н. Тупица

Тираж 1086 Подписное

Редактор Н. Зайцева

Заказ 1876/55

11НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. д. 415

Филиал Г1ПП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Из фиг. 2 следует, что при измерении r2t. в диапазоне 0 — 0,04 погрешность изменения о = 0,2о о. Это означает, что при указанной величине погрешности и Кв —— 100 см в любом канале преобразователя допускается вариация длины или сопротивления линии в пределах

0 — 4 Ом. В большинстве практических задач такие изменения встречаются сравнительно редко. Поэтому предлагаемое устройство в реальных условиях обеспечивает погрешность о порядка 0,05 — 0,1%.

Такое выполнение преобразователя существенно уменьшает влияние линий, соединяющих датчики с преобразователем. В результате повышается точность измерения различных физических величин резистивными датчиками, рас- 15 положенными на удаленных объектах, что ведет к расширению возможностей применения преобразователя.

Многоканальный преобразователь для тензорезисторов, содержащий в каждом канале тензометрические полумосты, подключенные че- ду рез трехпроводные линии связи к коммутатору каналов, одни выходы которого соединены с источником питания и делителем напряжения, средня очка которого подключена к прямому вход,,у интегратора тока, инверсный вход интегратора тока соединен с другими выходами коммутатора каналов, а выход — с входом компаратора, выход которого подключен к триггеру, разрядный ключ, включенный между разрядным резистором и общей шиной, и блок управления, подключенный к коммутатору каналов, разрядному ключу и триггеру, отличаюи4ийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены два коммутирующих элемента и дополнительный резистор, один выход которого соединен с общим зажимом тензорезисторных полумостов и входом первого коммутирующего элемента, выход которого подключен к общей шине, а другой вывод дополнительного резистора подключен к разрядному резистору и второму коммутирующему элементу, выход которого подключен к инверсному входу интегратора тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 444325, Кл. Н 03 К 13/20, 1971.

2. «Приборы и системы управления» № 1, 1976, с. 30 — 31.