Цифровой измерительный неуравновешанный мост

Цифровой измерительный неуравновешанный мост

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Рве ублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ рн789767 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 251278 (21) 2700527/18-21 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Опубликовано 23.1180. Бюллетень Н9 47

Дата опубликования описания 23. 12. 80 (51)AA Kll3

G 01 и 17/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 821. 317. .733(088.8) (72) Автор изобретения

В.В. Беззубцев (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ НЕУРЛВНОВЕшчННЫЯ

МОСТ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении незлектрических величин с применением тензореэисторон.

Известен цифровой измерительный неуравновешенный мост, содержащий . мостовую схему, одно плечо которого образовано измерительным резистором, например тензорезистором, усилитель раэбаланса, включенный в измерительную диагональ, соединенные последовательно интегратор и усилитель-ограничитель, задатчик временных интервалов, соединенный с выходом усили- 15 теля-ограничителя, с измерителем временных интервалов и с управляющими входами двух ключей (1).

Недостатком этого устройства является нелинейность зависимости выход- 20 ного кода от рабочего приращения сопротивления тензорезистора.

Известен также цифровой измерительный неуравновешенный мост, содержащий мостовую схему, одно плечо ко- 25 торой образовано измерительным резистором, усилитель раэбаланса, подключенный к измерительной диагонали,источник тока, изменяющий свою полярность, один выход которого соединен с 30 одной вершиной диагонали питания, интегратор, вход которого соединен с выходом усилителя раэбаланса,усилитель-ограничитель, вход которого сое-. динен с выходом интегратора, а выход подключен к управляющему входу источника тока, датчик временных интервалов, соединенный с выходом усилителяограничителя, с измерителем временных интервалов и с управляющими входами двух ключей (21.

Устройство имеет следующие недостатки: для жесткой функциональной связи кода с измеряемым приращением сопротивления необходимо либо испольэовать образцовый резистор,либо производить предварительное измерение его сопротивления; не обеспечивает непосредственное измерение относительного изменения сопротивления измерительного резистора; в составе измерителя временных интервалов необходимо иметь высокоточный генератор опорной частоты, импульсами которой заполняется измеряемый временный интервал, т.к. точность установки опорной частоты опре789767 деляет точность измерения устройством; необходимость использования источника тока в качестве источника питания мостовой схемы приводит к усложнению последнего.

Цель изобретения — повыаение точности измерения относительного приращения сопротивления измерительного резистора. указанная цель достигается тем, что цифровой измерительный неуравновешенный мост, содержащий мостовую схему, одно плечо которой образовано измерительным резистором, например тенэореэистором, источник питания, один выход которого подключен к одной вершине диагонали питания, усилитель разбаланса, один вход которого подключен к первой вершине из"мерительной диагонали, соединенной с общей точкой постоянных резисторов мостовой схемы, последовательно соединенные интегратор и усилитель-or раничитель, выход которого соединен с управляющим входом источника питания, два ключа, датчик временных интервалов, соединенный с выходом усилителя-ограничителя и управляющими входами ключей, измеритель временных интервалов, содержащий генератор импульсов и последовательно соединенные схему "И" и счетчик, управляющие входы которых соединены с датчиком временных интервалов, снабжен делителем напряжения, образованным тремя последовательно соединенными резисторами, подключенными к вершинам диагонали питания и имеющими два выхода в точках соединения двух смежных резисторов, цифро-аналоговым преобразователем, вход которого соединен с выходом усилителя разбаланса, а выход подключен к входу интегратора, регистром, выходы которого подключены к управляющим входам цифро-аналогового преобразователя, третьим ключом, блоком цифровой памяти, входы которого подключены к выходам счетчика, а выходы соединены с входами регистра и счетчика, при этом второй вход усилителя разбаланса через ключи соединен, соответственно, со второй вершиной измерительной диагонали и выходами делителя напряжения, источник питания выполнен в виде источника напряжения, другой выход которого подключен к другой вершине диагонали питания и к датчику временных интервалов, выход схемы И соединен с. входом счетчика через делитель. частоты, управляющие входы которого соединены с датчиком временных интервалов,управляющие входы регистра и блока циф« ровой памяти подключены к датчику временных интервалов.

Датчик временных интервалов содержит формирователь строба, второй и третий счетчики, входы которых соединены между собой и связаны че-. рез схему И-ИЛИ с генератором импульсов, четвертый счетчик, два выхода которого подключены к управляющим входам второго и третьего счетчиков, а вход через схему ИЛИ соединен с выходами второго и третьего счетчиков и выходом формирователя строба,триггер D-вход которого соединен с одним.

Ф из входов схемы "исключающее ИЛИ и че рез схему согласования с входной шиной датчика временных интерва3© лов, подключенной к выходу усилителя- ограничителя, а выход соединен с другим входом схемы "исключающее ИЛИ", а С-вход подключен к входу четвертого счетчика, логический блок,входы которого подключены к выходам чет- вертого счетчика, к выходу схемы

"исключающее ИЛИ", к выходу задатчика режимов работы и к входной шине датчика временных интервалов, соединенной с источником питания,при этом выходы логического блока соединены с выходными шинами датчика временных интервалов, один управляющий вход схемы И-ИЛИ соединен с выходом формирователя строба,а второй вход с выходом схемы "исключающее ИЛИ".

На фиг. 1 изображен цифровой измерительный неуравновешенный мост; на фиг. 2 — датчик временных интерваловр на фиг. 3 — временная диаграмЗо ма выходного напряжения интегратора.

Цифровой измерительный неуравновешенный мост содержит мостовую схему, состоящую иэ активного тензорезистора 1, компенсационного тензорезистора 2, образцовых резисторов 3 и

4, делителя напряжения, образованного резисторами 5, 6 и 7, источника

8 питания, включенного в одну диагональ мостовой схемы, усилителя 9 разбаланса, один вход которого соединен с общей точкой резисторов 3 и 4, а другой вход через ключи 10, 11 и 12 соединен, соответственно, с общей точкой тензорезисторов 1 и 2, с общей точкой резисторов 5 и 6 и с общей

45 точкой резисторов 6 и 7. Последовательно соединенные цифро-аналоговый преобразователь 13, состоящий иэ разрядных резисторов 14, 15 и разрядных переключателей- 16, интегратор

50 17, усилитель-ограничитель 18, регистр 19, выходы которого соединены р управляющими входами переключате. лей 16, измеритель 20 временных интервалов, состоящий из последовательного соединения генератора 21 импульсов, схемы 22 И, делителя 23 час,тоты .и реверсивного двоично-десятичного счетчика 24, блок 25 цифровой

:памяти, входы которого подключены к выходам десятичного счетчика 24, ®О а выходы соединены с входами регистра 19 и счетчика 24, датчик 26 временных интервалов, входные шины 27, 28 и 29 которого соединены, соответственно, с .выходом усилителя-ограни чителя 18, с одной вершиной диагона789767

55 При R - R4 получаем ли питания мостовой схемы, и выходом генератора 21, а выходные шины

30-40 соединены с управляющими входами ключей 10, 11, 12, регистра 19, схемы 22 И, делителя 23 частоты, счетчика 24 и блока 25 цифровой памяти.

Датчик 26 временных интервалов содержит формирователь 41 строба, связанный с сетью промышленного напряжения, реверсивные счетчики 42 и 43, входы которых соединены между собой и через схему 44 И-.ИЛИ связаны с входной шиной 29, счетчик 45,счетный вход которого через схему 46

ИЛИ соединен с выходами счетчиков

42, 43 и формирователя 41, триггер

47, D-вход которого соединен с одним 15 входом схемы 48 "исключающее ИЛИ" и через схему 49 согласования — с входной шиной 27. Выход триггера 47 соединен с другим входом схемы 48, а счетный вход подключен к выходу 2О схемы 46. Выходы счетчика 45, задатчика 50 режимов работы, схемы 48 подключены к входам логического блока 51. Два выхода счетчика 45 соединены с управляющими входами счетчиков 42 и 43, установочные входы счетчиков 42, 43 и 45 через формирователь 52 коротких импульсов связаны с выходом формирователя 41.управляющие входы схемы 44 соединены, соответственно, с выходом схемы 48 и формирователя 41, к управляющему входу которого подключена кнопка 53 пуска.

Входная шина 28 соединена с одним из входов логического блока 51, выходы которого подключены к выходным шинам 30-40.

Устройство имеет два режима работы, устанавливаемые задатчиком 50.

Первый режим осуществляется при ненагруженном тензорезисторе 1, т.е. 4Q при отсутствии деформации. В этом режиме алгоритм аналого-цифрового преобразования организуется так,что выходной код отображает величину

Вг

"ВЫХ 45 где R1 — исходное сопротивление активного тензорезистора 1; К 2 — сопротивление компенсационного тензорезистора 2.

Во втором режиме тензорезистор 5Î имеет рабочее приращение сопротивления. В этом режиме выходной код отображает величину а В„1д

3Ы /» где дй„ вЂ” рабочее приращение сопротивления тензорезистора 1.

В каждом ражиме работы устройство имеет два этапа аналого-цифрового преобразования.При этом на первом этапе формируются промежуточные коды

1, 2R р1 1 2

2Rg иР .g +дР, +R 65 где Ь и Ь - коэффициенты; N>p< промежуточный код s первом режиме работы, Н„> 2 — промежуточный код во втором режиме работы.

Счетчик 24 имеет старший разряд, отображающий целую часть формируемого кода, и состоящий из одного триггера, и несколько двоично-десятичных декад, отображающих дробную часть кода. Выбор числа таких декад зависит от заданной точности измерения. Поскольку в тензометрии обычно единицей дискретности является 1-10 относительных единиц деформации, то в этом случае необходимо иметь пять декад. При этом сформированный код будет представлять собой десятичное число с пятью знаками после запятой.

Устройство реализует аналогоцифровое преобразование по методу двухтактного интегрирования, заключающееся в том, что сначала на вход интегратора 17 подают напряжение разбаланса мостовой схемы, усиленное усилителем 9, которое интегрируется за интервал времени, равный периоду сетевого напряжения l„ = t> (фиг.3). Затем на вход интегратора

17 подается опорное напряжение, также усиленное усилителем 9, противоположной полярности. Интервал времени от момента t до момента t4 когда выходное напряжение интегратора 17 станет равным нулю, пропорционален отношению напряжения разбаланса и опорного напряжения.

К О„Т„= К 0„Т,, где 0 Х вЂ” напряжение разбаланса ; 0 > опорное напряжение; К вЂ” результирующий коэффициент передач усилителя

9, .цифро-аналогового преобразователя 13 и интегратора 17.

Тг = »4 у» т

Ua

Напряжение разбаланса выразим через элементы мостовой схемы.

R2 R4

Х 8(R +R R +R

Ф где 08 — напряжение источника 8 питания; R > — сопротивление резистора 3; R4 — сопротивление резистора 4.

U U (— — — ) = U

Rg 1 R - Rq

Х S Rq+Rg 2 8 2 В,+Рг

Опорное напряжение О,> формируется вспомогательным мостом, образованным резисторами 3, 4 и резисторами

5, б и 7. При этом ключ 10 разомкнут, а один из ключей 11 и 12 замкнут.

Выбор ключа 11 или ключа 12 определяет только знак Uc, а абсолютная

789767!

0о "8

2(й,. а+ R> (1

U,b 08

08

КЬ

Я

К

1 по g

1= о

1 по 2

)u.) величина вго одинакова в обоих случаях. Это обеспечивается равенством

R а к > (12 где R5 — сопротивление резистора 5i к (- сопротивление резистора 7.

При замкнутом ключе 11 имеем о, - ug (R+Rg 1) а +В +В, 2 а при замкнутом ключе 12

u -u(- — ), N а 1

8 Rg+Re+Ry 2

Учитывая условие (1),получаем ((Кб

0 08 2(R +RÜ+Rò) Таким образом, опорные напряжения

О», и 0" равны по абсолютной величине и противоположны по знаку.

Если ввести обозначение

1 Rg

m 2 R +R 6+Я ) то для опорного напряжения выражение будет

Делитель 23 частоты, в зависимости от потенциалов на выходных шинах

35 и 36 датчика 26 временных интервалов, имеет три коэффициента деления

К„„а 1;

К„ 2;

К33

Для упрощения делителя частоты величина m кратна двум то есть

m 2

P где P — целое число.

Величину P в свою очередь выбирают, исходя из того, чтобы

0 а- - — V< 0,„„., 08 (() / где U k ФИФМ вЂ” максимальное напряжение разбаланса мостовой схемы.

Для обеспечения высокой разрешающей способности устройства необходимо, чтобы 0О и 0» » были как можно ближе друг к другу.

Разрядные резисторы 15 цифро-аналогового преобразователя образуют собой разряды двоично-десятичных декад.

Проводимость каждого иэ резистора

15 соответствует весовому значению соответствующего двоично-десятичного разряда. Проводимость резистора 14 равна суммарной проводимости резисторов 15.

)) (2) где g. — проводимость резистора 15

i-го разряда.

В исходном состоянии, когда регистр 19 установлен в нулевое состояние, резистор 14 подключен к входной шине цифро-аналогового преобразователя, соединенной с выходом усилителя 9, а резисторы 15 подключены к нулевой шине (корпусу). При этом коэффициент передачи цифро-аналогового преобразователя составляет с учетом соотношения (2) Устройство работает следующим образом.

Первый режим работы устройства.

С выхода эадатчика 50 на вход логического блока 51 поступает потенциал логической "единицы".Устройство запускается нажатием кнопки 53.формирователь 41 вырабатывает единичный строб, фронты. которого совпадают с моментами двух ближайших переходов сетевого напряжения иэ одной полярности (положительной) в другую (отрицательную), т.е. длительность строба. равна периоду сетевого напря45 жения. Во время действия строба схема 44 открыта, и импульсы генератора 21 поступают на входы счетчиков 42 и 43. Ilo переднему фронту строба формирователь 52 вырабатывает

5О на первом выходе короткий импульс, устанавливающий счетчики 43 и 45 в цулевое состояние. На выходной шине

30 появится потенциал "единицы" и ключ 10 замкнется. Выходы первого

55 разряда счетчика 45 установят счетчик 43 в режим сложения, а счетчики 42 — в режим вычитания. По окончанию действия строба, в момент е (фиг.3),в счетчике 43 зафиксируется код

d0 где t — частота генератора 21; То длительность периода сетевого напря65 жен"я

789767

Знак выходного напряжения интегратора определяется знаком напряжения разбаланса.

В момент

1. Счетчик 42 устанавливается в "ноль" формирователем 52, на втором выходе которого выбрасывается импульс сброса по заднему фронту строба. Одновременно задний фронт строба через схему 46 воздействует на счетные входы счетчика 45 и триггера 47.

2. На выходе триггера 47 установится потенциал логически равный потенциалу, поступающему с выхода схемы 49, который определяется состоянием усилителя-ограничителя 18.

3. Поскольку на обоих входах схемы 48 будут одинаковые потенциалы (два "нуля" или две "единицы"), то на выходе ее появится логическая

"единица", поступающая на инвертирующий управляющий вход схемы 44, которая теперь будет закрыта по обоим управляющим входам.

4. Под действием логической "единицы" на выходе схемы 48 логический блок 51 вырабатывает на одной из выходных шин 31 и 32 потенциал "единицы", открывающий один из ключей

11 или 12. Логика выбора ключа, с учетом обозначения прямого и инверсного входов усилителя 9, определяется уравнением

И 48 8 9 8 9 (3) З5

Х Х48(Х8 Х + Х8 Х ) где Х.И = 1, если замкнут ключ 11, Хqg — — 1, если замкнут ключ 12; X48= — 1, если на выходе схемы 48 присутствует сигнал "единицы"; Х 8 = 1, если 40 полюс источника 8 питания, подключенный к датчику 26 временных интервалов, положителен; Х9 -- 1, если выходное напряжение усилйтеля 9 положительно.

В результате, в момент t,à также впредь в моменты t, t, t, t9 происходит формирование опорного напряжения Uo, полярность которого противоположна полярности напряжения О разбаланса 0 .

В интервале t -t выходное напряжение интегратора 17 будет уменьшаться по абсолютной величине до нуля.

В момент t> происходит:

1. Изменение полярности выходного напряжения усилителя-ограничителя 18 и схемы 49.

2. На выходе схемы 48 появится потенциал "нуля", так как íà ее вхо- @) дах будут разные потенциалы.

3. На шине 39 формируется короткий импульс, устанавливающий счетчик

24 в "ноль". Регистр 19 также устанавливается в "ноль".По шине 37 уста- д навливается режим сложения счетчика

24.

4. Схема 44 по инверсному управляющему входу открывается для импульсов генератора 21.

5. По выходным шинам 35 и 36 устанавливается коэффициент деления делителя 23 частоты равным

К, = 2.

6. Замкнется ключ 10, логика работы которого описывается выражением

Х„= Х +Х (4)

I где Х = 1, когда в счетчике 45 записано двоичное число "00".

7. Под воздействием перепада выходного напряжения усилителя-ограничителя 18 источник 8 изменит полярность напряжения, и, следовательно, в интервале времени Т = t - tq напряжение раэбаланса будет йротивоположно по знаку напряжению раэбаланса в интервале t -t<.

В интервале Т t — t импульЪ сы генератора 21 поступают на входы счетчиков 42, 43 и через делитель

23 на вход счетчика 24. Код счетчика 42, работающего на сложение,растет от нуля, код счетчика 43, работающего на вычитание, уменьшается от М и в момент t > станет равным нулю, следовател.-.но

Т = — Т о

4 f О

В момент t> происходит:

1. Перепад потенциала с выхода счетчика 43 через схему 46 воздействует на счетные входы счетчика

45 и триггера 47. В результате,в счетчике 45 запишется двойное число "01", а на выходе триггера 47 устанавливается потенциал, логически равный выходному потенциалу схемы 49.

2. На выходе схемы 48 установится потенциал "1", схема 44 закрывается, и в счетчике 42 зафиксируется

No °

3. Счетчик 42 устанавливается в режим вычитания, а счетчик 43 — в режим сложения.

4. Замкнется один иэ ключей 11 или

12, в соответствии q,выражением (3), и к входу усилителя 9 подключится опорное напряжение, полярность которого противоположна полярности напряжения разбаланса.

5. Счетчик 24 устанавливается в режим сложения или вычитания, что определяется логическим уравнением

Х 4= Х48(Х8. Х + Х8-Х9 Р (5) где Х2 .„,если счетчик 24 установлен в режйм сложения .

6. Коэффициент деления делителя

23 устанавливается К,= m.

789767

В интервале Т t4 - t y выходное напряжение интегратора 17 уменьшается по абсолютной величине до нуля.

В момент t4 усилитель-ограничитель 18 изменит свою полярность, под воздействием чего источник 8

5 изменит свою полярность напряжения питания.

Далее, в интервалах ТЭ = t < - t4 и Т4. t6 - t<, устройство работает так же, как и в интервалах Т t> t< и Tg t4 - t, но при другой полярности напряжения источника 8, и в момент в счетчике 45 запишется дво-;

5 ичное число "10" .

Для интервалов Т и Т> имеем соотношение 15

Х = Х48 (Х + X „) > (7) О тт. Т<

2. и т и -т0,;

0р

R9.- R 4 т о 8 (6) Т = Т щ

f м = — т

2. m

Счетчиком 24 в момент t4 формируется алгебраическая разность кодов М и N2. Режим работы счетчика 24 в интервале Т, выбранный согласно выражению (5), определяется в конечном счете знаком числителя в выражении (6), так что при R — R4 ) 0 45 счетчик 24 работает на вычитание,а при R>- R (0 счетчик 24 работает

4 на сложение. Таким образом, в момент t в счетчике 24 сформируется код 50

Номинальное требование к установке частоты генератора 21

fíто = 1а

В момент 16 начинается второй этап аналого-цифрового преобразования. В:: d5 или, с учетом выражений для u

В интервале времени Т счетчик 24 работает в режиме сложенйя, а делитель 23 частоты имеет K = 2.Следовательно, за укаэанный интервал в счетчике запишется код

М = Е . Т = 2то.

В интервале Т„ K> = m, и эа этот интервал в счетчйке 24 поступит количество импульсов

М =М -М = — т - — т Й 1)щ

"т=" "а а m ãÒâ„+à,Ò =

= тт т а+ат.> - тт аа

2 о Rq+R2 2 ок +К

C учетом последующего цикла работы в интервале и -е4 в счетчике 24 эафиксируется код

N=2N= fT =H

2R

4- Ъ вЂ” 6R +R nP1

4 этот момент, а так же в последующем, в момент с логическим блоком 51 вырабатывается блокировочный сигнал где Х„ = 1, если в счетчике 45 записано двоичное число "10", Хн = 1, если в счетчике 45 записано двоичное число "11". При Х „= 1 отменяется действие логического уравнения (4),и вместо ключа 10 остается замкнутым один иэ ключей 11 или 12, тот,который был замкнут до момента

Логика работы ключа 10 на основании выражений (4) и (7) примет вид

Х = Х4Э. Х1О Х т.т + Хоо.

В момент сб,кроме того, происходит:

1. Код N4 заносится в блок 25 цифровой памяти, а счетчик 24 сбрасывается в "ноль".

2. По шине 34 схема 22 закрывается для импульсов генератора 21.

3. Источник 8 сменит полярность напряжения.

4. На выходе схемы 48 появится потенциал "нуля" и схема 44 откроется для импульсов генератора 21. Начинается формирование интервала времени Т вЂ” — То, в течение котоРого к входам усилителя 9 подключено опорное напряжение 0о.

В момент t>, 1. В счетчике 45 запишется двоичное число "11".

2. В регистр 19 из блока 25 вводится код М4 °

3. Схема 22 открывается для импульсов генератора 21.

4. Коэффициент деления делителя

23 установится

К = 1.

5. Триггер старшего разряда счетчика 24 установится в "единицу",а остальные разряды в "ноль".

6. Счетчик 24 установится в режим сложения.

В остальном происходит то же,что и в моменты

Обычно в тензометрии практически легко обеспечить, чтобы т

0,95 < †„" <,1,05. (8) где fq — номинальная частота генератора 21.

Если допустить отклонение частоты f от номинальной в пределах

Гн + 5% 7 f ) fí,5%„

7897б7 что позволит применить простейшую .схему генератора 21, то с учетом выражения (8) получим

0,9 и -- ттд — т- < т,т . (9! о К1+К

Условие (9) позволяет выполнить цифроаналоговый преобразователь из четырех декад, образованных резисторами 15 и 14.

При введении кода М4 в регистр 19 старший разряд счетчика 24 выполняет роль знакового. Если й4 ) 1, то резистор 14 не меняет своего состояния, а разрядные резисторы 15 коммутируются в соответствии с дробной частью кода М4. Если М4 <11, то одновременно с коммутацией резисторов 15 изменят свое состояние и резистор 14.

В результате, коэффициент передачи цифроаналогового преобразователя при введенном в регистр 19 кода М4 будет

11

ОО+,- ",>1@

К где а о = 1, если знаковый резистор

14 остался в исходном состоянии

М4 ) 1; а„. = 1, если резистор . го разряда изменит свое состояние. Если

N4) 1, то о()

2)о

ЕСЛИ М4(1т ТО

К" = -— М -.

2 о

Отсюда при введении кода М4в регистр

19 от ошение коэффициента передачи цифроаналогового преобразователя к исходному Kпоравно

9o+Я,р(М4-1) 1

К тт по 2 чо !! — — М4.. ктто 2 о 2

В интеРвале tв -С имеем соотношение о Т "oN 4.ТЬ т

ОоТо То

Т = — = — т

u,М4 М4

1 К +В или Т ь = 2R<

Интервалы ТТ = tg -t8 и То являются повторейием интервалов Т и Т6 при другой полярности питания.

Следовательно, полагая Т Т в счетчике 24 запишется код х я. а

=14 =1+2ИТ =11 — = — 1414= —.

ЬЫ 1„5 6 К1 К Ч

Поскольку триггер старшего разряда счетчика 24, предварительно установленный в состояние "1" с поступлением первого счетного импульса установится в состояние "О", а с приходом второго импульса, если!

Uo МВыт!.-1- То = "o N4 ° Т т

Мвьм1 т = тц - —,—. т,.

N4

Код в счетчике 24 в момент е„„ определится

40 т N Ъ (К1+а1+К2 о Вых =й

1 1 R ! ттA, !!т !!a !!k! тт ICa „т, $0

Поскольку величина д 84 = < 1, aRq

R1 то при положительном п.R4 триггер старшего разряда счетчика 24 будет находиться в состоянии "единицы".При отрицательном ьК4 указанный триггер ,будет находиться в состоянии "ноль".

Таким образом состояние этого триггера отображает знак измеряемой величины от R4.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет непосредственно измерять приращение сопротивления измерительного резистора. При этом выходной код не зависит от точности устаИ новки опорной частоты. Поскольку вре т — ) 1, установится снова состояние "1".

Код йе „,,заносится в блок 25 цифровой памяти, и работа устройства в первом режиме заканчивается.

Второй режим работы устройства.

В этом режиме имеются следующие отличия в работе устройства.

С задатчика 50 на вход логического блока 51 поступает потенциал

® "нуля". Это приводит к тому, что в интервалах с -t> и г+ -t счетчик

Ф

24 работает в противоположном режи-. ме

I к

3$

Х т«Х Е(Х8 Х +Х 8 Xp), т.е. во втором режиме один иэ сигналов К или К инвертируется.

В момент tz в счетчике 24 формируется алгебраическая сумма ко20 boa 1 H М4

+RAN

- — т ф„+,%„ %, и, соответственно, М «,.Т 282

4 o R>+äR„

В моменты t<, й4 из блока 25 памяти в регистр 19 вводится прямой код и вц 1 и в момент t в счетчик

24 вводится инчерсный код

ВЫ 1 = и ЪЫЧ. .B MOMeHTH t q, ттаиаЛО гично первому режиму в регистр 19 вводится код М4 . В результате, эа интервалы t>-t> получим соотношение

789767

16 мя интегрирования напряжения разбаланса равно периоду сетевого напряжения, исключается погрешность измерения из-эа наводок в цепи резистинного датчика. Погрешности из-за смещения нулей усилителя 9, усилителя-ограничителя 18 и интегратора 17 исключаются эа счет того, что формирование, как промежуточного, так и выходного кодов осуществляется дважды с изменением полярности напряжения питания мостовой схемы. Неточность установки этого напряжения не приводит к погрешности измерения благодаря тому, что опорное напряжение формируется из того же напряжения.

Точность измерения определяется только реэистивными элементами, а именно точностью изготовления резисторов мостовой схемы, делителя напря.:жения и умножающего цифроаналогового преобразователя.

Кроме измерения относительного приращения сопротинления,устройство позволяет измерять отношение сопротивлений тенэорезисторов 1 и 2.

Формула изобретения

1. Цифровой измерительный неуравновешенный мост, содержащий мосто вую схему, одно плечо которой образовано измерительным резистором, например, тензореэистором, источник питания, один выход которого подключен к одной вершине диагонали питания, усилитель раэбаланса, один вход которого подключен к первой вершине измерительной диагонали, соединенной с общей точкой постоянных резисторов мостовой схемы, последовательно соединенные интегратор и усилитель-ограничитель, выход которого соединен с управляющим входом ис точника питания, два ключа, датчик временных интервалов, соединенный с выходом усилителя-ограничителя и управляющими входами ключей, измеритель временных интервалов, содержащий генератор импульсов и последовательно соединенные схему И и счетчик, управляющие входы которых соединены с датчиком временных интервалов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения относительного приращения сопротивления измерительного резис-тора, он снабжен делителем напряжения, образованным тремя последовательно соединенными резисторами,11одключенными к вершинам диагонали питания и имеющими два выхода в точках соединения смежнйх резисторов,цифроаналоговым преобразователем, вход ° которого соединен с выходом усилителя разбаланса, а выход подключен к входу интегратора, регистром, выходы которого подключены к управляющим входам цифроаналогового преобразователя, третьим ключом, блоком цифровой памяти, входы которого подключены к выходам счетчика, а выходы соединены с входами регистра и счетчика, делителем частоты, включенным между выходом схемы И и входом счетчика, при этом второй вход усилителя разбаланса через ключи соединен, соответстненно, со второй вершиной измерительной диагонали и выходами делителя напряжения, источник питания выполнен в ниде источника напряжения, другой выход которого подключен к другой вершине диагонали питания и к датчику временных интервалов, управляющие входы регистра, делителя часщ тоты и блока цифровой памяти подключены к датчику временных интервалов.

2. Устройство по п.1,о т л ич а ю щ е е с я тем, что датчик временных интервалов содержит формирователь строба, второй и третий счетчики, входы которых соединены между собой через схему И-ИЛИ с генератором импульсов, четвертый счетчик, дна выхода которого подключены к упранляющим входам второго и третьЗо его счетчиков, а вход через схему

ИЛИ соединен с выходами второго и третьего счетчиков и выходом формирователя строба, триггер, 0-вход котооого соединен с одним из входов

35 схемы исключающее ИЛИ и через схему согласования с входной шиной датчика вреМенных интервалов, подключенной к выходу усилителяограничителя, а выход соединен с другим входом схемы "исключающее ИЛИ", а С-вход подключен к входу четвертого счетчика, логический блок, входы которого подключены к выходам четвертого счетчика, к выходу схемы "исключающее ИЛИ",к выходу задатчика режимов работы и к входной шине, датчика временных интервалов,соединенной с источником питания, при этом выходы логического блока соединены с выходными шинами датчика

50 временных интервалов, один управляющий вход схемы И-ИЛИ соединен с выь одом формирователя строба, а вто.р и вход — с выходом схемы "исключающее ИЛИ", Я Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 423055, .6 01 R 17/10, 1971.

2. Авторское свидетельстно СССР

9 611157, 6 01 и 17/10, 1975.

789767

Составитель И. Бахтина

Редактор М. Габуда Техред М.Петко ; Корректор О. Ковинская

Заказ 9026/39 Тираи 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Уагопод, ул. Проектная,4