Частотный преобразователь для тензомоста

Частотный преобразователь для тензомоста

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сом>э Советскии

Социалистические

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)M. Кл.

G 01 В 7/16 (22) Заявлено 16.01. 81 (21) 3267341/25-28 с присоединением заявки М

5Ьеудараеанный камитет

СССР во делам изобретений н открытий (23) Приоритет (53) Удt(. 531.781, .2(088.8) Опубликовано 23. 08. 82. Бюллетень Ме 31

Дата опубликования описания 23.00.82

ВСРС!3Мр. „»".

Мю;,"Р:1; Сл Г

° —: li!» (72) Aatop изобретения

А. Н. Галаев

Ф

Ф . 1

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени-неуяыд „ исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (71) Заявитель (54) ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ДЛЯ ТЕНЗОИОСТА

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к преобразователям сигналов тензодатчиков, и может быть использовано в горной тензометрии, в частности при проведении измерений в шахтах, опасных по газу и пыли.

Известен преобразователь напряжения в частоту с уравновешиванием интегрального значения измеряемой величины, содержащий интегратор, блок сравнения, ключи и источник эталонного напряжения (1).

Однако этот преобразователь не обеспечивает необходимой точности.. преобразования при малых уровнях сигнала, и следовательно, не может быть использован для преобразования малых напряжений тензодатчиков.

Наиболее близким к изобретению щ по технической сущности является частотный преобразователь для тензомоста, содержащий источник постоян" ного тока для питания тензомоста, 2 последовательно соединенные дифФеренциальный интегрирующий усилитель, блок сравнения- и блок коммутации, выполненный в виде модулятора (23.

Однако известный преобразователь не обеспечивает достаточную точность преобразования сигнала, поступающего с моста по длинным линиям связи между тензодатчиком и собственно преобразователем, необходимым при проведении измерений в труднодоступных местах шахт. Вследствие того, что в известном частотном преобразователе напряжение в измерительной диагонали тензомоста периодически меняет знак, неизбежно появление дополнительной погрешности от влияния емкости и индуктивности кабеля,.которая резко возрастает с увеличением его длины.

Целью изобретения является повышение точности преобразования сигнала, поступающего с моста по длинным линиям связи, 95344

50

Поставленная цель достигается тем, что частотный преобразователь, содержащий источник постоянного тока для питания тензомоста, последовательно соединенные дифференциальный интегрирующий усилитель, Ьлок сравнения, и блок коммутации, снабжен двумя интегральными повторителями, включенными последовательно с проводами линии связи, идущими от измерительной диагонали моста, блок коммутации выполнен в виде цепи из четырех ключей и инвертора, блок сравнения выполнен в виде двухпредельного амплитудного.дискриминатора с симметричным расположением уровней дискриминации относительно нулевого напряжения, основные входы ключей соединены попарно с выходами повторителей, управляющие входы в каждой паре ключей соединены соответственно с входом и выходом инвертора, выходы в каждой паре ключей соединены соответственно с входами усилителя, а вход инвертора - с выходом блока сравнения.

На чертеже представлена блок-схема преобразователя.

ПреоЬразаватель содержит источник 1 постоянного тока для питания тензомоста, тензомост 2, интегральные повторители 3 и 4, ключи 5-8, выполненные в виде МОП-ключей и соединенные основными входами попарно с выходами повторителей 3 и 4, последовательно включенные дифференциальный интегрирующий усилитель 9, Ьлок 10 сравнения и инвертор 11.

Блок 10 сравнения выполнен в виде двухпредельного амплитудного дискриминатора с симметричным располо>нением уровней дискриминации относительно нулевого напряжения. Управляющие входы ключей 5 и 7 соединены с выходом инвертора 11, а управляющие входы ключей б и 8 - с входом инвертора 11.

Преобразователь работает следующим образом.

Сигнал разбаланса тензомоста йЕ через длинные линии связи поступает на входы интегральных повторителей

3 и 4. На выходе интегральных повторителей появляется напряжение Π†„„+

+ьЕ, где, - начальное смещение интегральных повторителей, определяющее начальную частоту преобразователя при отсутствии сигнала тензодатчика, Это напряжение через ключи

5-8 подается на входы дифференциаль9 4 ного интегрирующего усилителя 9. Выходное напряжение U ócèëèòåëÿ 9 будет меняться по закону

U5bfx (О +аЕ). к =

1. где К и Г соответственно коэффициент усиления и постоянная интегрирования дифференциального интегрирующего усилителя 9, + - текущее время.

Напряжение ОВ„,„поступает на вход

Ьлока 10 сравнения, имеющего два симметричных относительно нулевого напряжения уровня дискриминации ОН-О,,Как тол ь ко напряжение U „,„дос1 и гает уровня l Од1, напряжение на выходе компаратора изменяет полярность. Выходное напряжение инвертора 11 всегда находится в противофазе по отношению к выходному напряжению блока 10 сравнения. Поскольку выходные напряжения блока 10 сравнения и инвертора

11 управляют различными парами ключей, то в установившемся ре>ниме работы ключи 5-8 переключают входы дифференциального интегрирующего усилителя 9, осуществляя модуляцию сигнала тензодатчика.

Частота переключения f определяет-! ся из условий U „,уОр„- для положительного полупериода колебаний и -UBbfó

=-О,,>„- для отрицательного полупериода колебаний по формуле

М%и" ) "

Е=

""д

Без применения специальных мер термокомпенсации, стабильность частоты предлагаемого преобразователя составляет 10 . Чувст вит ель ност ь преобра зова ния может дости гат ь

3 кГц/мВ и выше.

В предлагаемом преоЬразователе переключение ключей не вызывает появления в соединительном кабеле переменной составляющей напряжения с частотой выходного сигнала, а следовательно, влияние изменений емкости и индуктивности кабеля на точность

-преобразования сказываться не Ьудет.

Среди элементов схемы отсутствуют индуктивности и конденсаторы большой емкости, что позволяет легко, любым из известных спосоЬов обеспечить искро- или взрывозащищенность устройства.

Высокое входное сопротивление и гальваническая развязка входных це5 9534 пей коммутации, а также схемное решение преобразователя, позволяющее обеспечить вэрывозащиту простым способом расширяют область применения преобразователя. Использование преобразователя в шахтной тензометрии облегчает получение требуемых результатов и значительно увеличивает их точность и надежность Функционирования системы в целом. о

Формула изобретения

Частотный преобразователь для тен-ls зомоста, содержащий источник постоянного тока питания тенэомоста, последовательно соединенные диФФеренциальный интегрирующий усилитель и блок сравнения и блок коммутации, щ отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразовайия сигнала, поступающего с моста по длинным линиям связи, он снабжен двумя интегральными повторителя- zs

49 6 ми, включенными последовательно с проводами линии связи, идущими от измерительной диагонали моста, блок коммутации в виде цепи из четырех ключей и инвертора, блок сравнения выполнен в виде двухпредельного амплитудного дискриминатора с симметричным расположением уровней дискриминации относительно нулевого напряжения, основные входы ключей соединены попарно с выходами повторителей, управляющие входы в каждой паре ключей соединены соответственно с входом и выходом инвертора, выходы в каждой паре ключей соединены соответственно с входами усилителя, а вход инвертора - с выходом блока сравнения.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 417732, кл. G Ol R 19/26, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР 572644, кл. 6 01 8 7/16, 1975 (прототип).

Соста вител ь Н. Тимошенко

Редактор В.Иванова Техред С.Мигунова Корректор О. Билак

Заказ 2 О/ 7 Тираж 1 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобрет ений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,