Аналого-цифровой преобразователь для тензометрических устройств

Аналого-цифровой преобразователь для тензометрических устройств

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Свез Сееетскии

Сециалистичеспив

Ркеублик .

«i>997246 (61)Дополммтельмое к авт. свмд-ву. (22) Заявлено 15.10. 80 (21) 2993638/18-21. с присоединением зале«и Ме (23) Прмормтет (51) М. Кй.э

Н 03 К 13/20

Гесуаарстееииый иенитет

ССCP ве . АФ4ем иЗеерстсиий и етирытий

Олублмковамо 15 02,83,Бюллетень М 8

) 33) УД 4 681. 325 (088. 8) Дата опубликовании опмсаммв 15.02.83

В.И. Скалевой и A.Ì. Кучеренко

1 т : -3 ф ъ.

/

Киевское производственное объединение "Веда (72) Авторы изобретены и (71) Заявмтель (54 ) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ДЛЯ ТЕНЗОИЕТРИЧЕСКИХ УСТРОНСТВ

Изобретение относится к устройствам преобразования фореы информации и может найти применение в системах автоматики и иэмерительно» техники.

Известен аналого-цифровой преобра.зователь (АЦП) для тенэометрических устройств с многоступенчатым интегрированием, содержащий тенэодатчик, источник питания, усилитель сигнала раэбаланса, суюеирующий и шаштетные усилители, интегратор, компаратор и блок управления 1 J.

Недостатком такого АЦП является сравнительно низкая точность преобразования из-за дрейфа нуля масштабного усилителя.

Известен преобразователь неэлектрических величин в цифровой код, тензодатчик, масштабный усилитель, два усилителя постоянного тока, три ключа, интегратор, компаратор, блок компенсации несимметрии, генератор питания тензодатчика, блок питания и блок управления (2), В известном устройстве точность преобразования улучшилась путем исключения влияния дрейфа нуля масштабного усилителя, так иак питание теизодатчика осуществляют переменным напряжением прямоугольной форьи.

При этом, однако, значительно возросли аппаратурные затраты в устройстве н как следствие - снизилась его надежность. Кроме того, заземление одного из выходов тенэомоста усиливает влияние синфаэиой помехи (особенно при значительном удалении тенэодатчика от устройства иэ-за неснмметрии входа масштабного усилите- ля), а гальваническая связь источника питания тензодатчика с другими источниками устройства усложняет защиту преобразователя от их взаимного влияния.

Цель изобретения - упрощение устройства и пойишение точности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь для тенэометрических устройств, содержащий «оммутирующнй источник, выход которого подключен к питающему входу тенэодатчика, выход которого через цоследователь25 но соединенные масштабный усилитель первый ключ, интегратор, нуль-орган подключен к первому входу логического блька, второй вход которого подключен- к выходу генератора так30. товых импульсов, первый выход через

997246

0 -е

s)(еп едр

30 где е — напряжение помехи наводимой и

t. в кабеле, связывающим тензодатчик с входом устройства, е — дрейф масштабного усилителя, 35

*р приведенный по входу.

Тогда на выходе масштабного усилителя будет .напряжение

- вью " 8п+е*р> где К - коэффициент его усиления.

На выходе инвертора б напряжение

0,„меняет свой знак.

При этом ключ 9 замкнут, а ключи 8 и 10 разомкнуты, и на вход ин- 45 тегратора 11 поступает выходное нап ряженке инвертора. В это же время с генератора 3 на вход счетчика 14 начинают поступать импульсы. По истечении некоторого интервала времени

Т, величина которого определяется количеством поступивших импульсов в счетчик 14 (например, переполнение счетчика), на выходе интегратора формируется напряжение 55, Тк ц„=-.-ук(е„+е, ж о где С вЂ” постоянная времени интегратора. 60

В это время логический блок 13 замыкает ключ 8, размыкает ключ 9 и через согласующий элемент 5 включает источник 2, подавая питающее напряжение на тензодатчик 1..счетчик подключен к его третьему входу, а второй, третий и четвертый вы-: ходы соответственно подключены к управляющим входам первого, второго и третьего ключей, выходы которых объединены, введены элемент развязки, инвертор и опорный источник, выход которого подключен к входу второго ключа, а выход масштабного усилителя через инвертор подключен к входу третьего ключа, при этом пятый выход логическрго блока через элемент 10 ,развязки подключен к входу коммутирующего источника.

На чертеже представлена схема АЦП тензометрических устройств.

Схема содержит тензодатчик 1, коммутируемый источник 2 напряжения, генератор 3 тактовых импульсов, масштабный усилитель 4, элемент 5 развязки, инвертор 6, источник 7 опорного напряжения, ключи 8 - 10, интегратор 11, нуль-орган 12, логический блок 13 и счетчик 14.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент времени тен- 25 зодатчик 1 обесточен и на входе масштабного усилителя 4 присутствует напряжение

На выходе масштабного усилителя напряжение определяется выражением

"вью " "э л еп + еду ) где 0>- напряжение, снимаемое с тензодатчика.

По истечении некоторого интервала времени Т, определяемого состоянием счетчика 14, равного предыдущему интервалу времени Т„, интегратор формирует приращение напряжения

Та ц к(ОЭ» е„+ е„р)М

Тл

В это время логический блок 13 заьнкает ключ 10, размыкает ключ 8 и через согласующий элемент 5 отключает питающее напряжение тензодатчика 1. При этом на вход интегра-; тора 11 подключается напряжение E

„источника опорного напряжени 7. Ин,тегрирование продолжается до тех пор пока напряжение на выходе интегратора станет равным нулю интервала времени Т>.

В этот момент времени нуль-орган

12 подает в логический блок 13 сигнал, который блокирует счетчик 14 и размыкает ключ 10. На этом цикл преобразования заканчивается, так как напряжение на выходе интегратор в начале и в конце цикла одинаково и равно нулю, то можно записать уравнение « Т»

А

ТтΠ— — Te(e ne„p)dt+ — 1 a (ua+

4 едрЮ- — y f@,=î

Допуская, что в равных по длительности интервалах времени 0; Тл ) и f T, T<) величина дрейфа не изменилась, а также среднее значение помехи на данных интервалах равно (это допущение справедливо при длительности интервалов менее секунды), получим р т dt= — 5ЕН, откуда

"я ««Я " -11 где U - среднее значение измеряемой величины за интервал Т и

Т количество разрядов счетчика, и — число в счетчике в конце цикла преобразований.

Таким образом, на точность преобразования влияет только стабильность напряжения коммутируемого и опорного источников, а также стабильность коэффициента усиления К масштабного усилителя 4, что технически легко осуществить, так как коммутирующие ключи 8 — 10 работают с . напряжениями среднего уровня, к ним уже не предъявляется жестких требований по термостабильности и оста точному напряжению.

997246!

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 544127, кл. H 03 К 13/20, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР в 639140, кл. Н 03 К 13/20, 1977.

Составитель Л. Беляева

Редактор Е. Дичинская Техред М.Гергель Корректор В. Прохненко

Заказ 958/77 Тираж 934 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

В предлагае юм устройстве резуль. тат преобразования не зависит от дрейфа масштабного усилителя, что позволяет использовать обычные УПТ, упрощая и повышая надежность устрой ства.

-Элемент развязки 5, например опт рон, исключает влияние паразитных связей измерительных цепей устройства через -источники питания.

Аналого-цифровой преобразователь для тензометрических устройств, содержащий коммутирующий источник, выход которого подключен к питающему входу тензодатчика, выход которого через последовательно соединенные масштабный усилитель, первый ключ, интегратор, нуль-орган подключен к первому входу логического,блока, второй вход которого подключен и выходу генератора тактовых импульсов, первый выход через счетчик под-1 ключен к его третьему входу, а второй третий=-и четвертый выходы соот3 ветственно подключены к управляющим входам первого, второго и третьего ключей, выходы которых объединены, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства и: повьиаения точности преобразования, в него введены элемент развязки, инвертор и опорный источник, выход которого подключен к входу второго ключа, а выход масштабного усилителя через инвертор подключен к входу третьего ключа, при этом пятый выход логического блока через элемент развязки подключен к входу коммути-. ючющего источника.