Устройство для измерения сигналов мостовых датчиков

(54) УСТРОЙСТВО ЛОВ МОСТОВЫХ ДАТ (57) Изобретение измерительной те Я ИЗМЕРЕНИЯ СИГНАКОВтносиики иыть использовано тся к области систем уп равления и мож ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГННТ СССР ТОРСКОМУ СВИДТЕЛЬСТ(56) АвторскоеУ 782150, кл. НАвторское свУ 1034173, кл. Н в устройствах измерения неэлектриче ских величин, а также в устройствах сопряжения первичных преобразователей с вычислительными комплексами. Цель изобретения - увеличение точно сти преобразования за счет расширения динамического диапазона, что по волит уменьшить влияние аддитивных погрешностей, измерения, таких, как шумы масштабного усилителя сигналов мостовых датчиков, например при использовании тенэорезисторных датчиков. Для этого в устройство, содержащее мостовой датчик 1, источник 3 опорного напряжения, блок 2 питания мостового датчика, масштабный усилитель 4, фазочувствительный1449913 демодулятор 5, аналого-цифровой преобразователь 6, тактовый генератор 7, блок 8 управления, цифровой накопитель 11(реверсивный счетчик) введены анализатор 15 уровня, коммутационный элемент 14 и две схемысовпадения 18 и 19. Увеличение точИзобретение относится к области ,измерительной техники и систем уп равления и может быть использовано в устройствах измерения незлектричен ских величин, а также в устроиствах ,сопряжения первичных преобразовате,лей с вычислительными комплексами.Цель изобретения - повышение точ;ности измерения за счет компенсации напряжения смещения и его дрейфа в ,расширенном динамическом диапазонеизмеренийНа чертеже представлена структурная схема устройства. 15Устройство содержит мостовой датчик 1, соединенный входами с выхо,дами блока 2 питания, вход которого ;соединен с выходом источника 3 опорного напряжения, масштабный усили Отель 4, входы которого соединены с выходами мостового датчика 1, а выход - с входом фазочувствительного демодулятора 5, выход которого соединен с первым входом аналого-цифра вого преобразователя 6, второй вход которого соеДинен с выходом источника 3 опорного напряжения, а третий - с тактовым генератором 7, который соединен с входом блока 8 управ р ления, состоящего из делителя 9 частоты и счетного триггера 1 О, выход блока 8 управления соединен с управляющим входом блока 2 питания а управляющий выход - с управляющим входом цифрового накопителя 11 состоящего из реверсивного счетчика 12 и регистра 13, коммутационный элемент 14, выход которого соединен с управляющим входом фазочувствительно-о го демодулятора 5, вход - с управляющим входом блока 2 питания, а два ут авляющих входа - с управляющими упр ности преобразования обеспечено компенсацией напряжения смещения и дрейфа всего устройства не только при измерении сигналов мостового датчика для Бе, но и для О,с ет.е. за счет расширения динамического диапазона. 1 ил. выходами анализатора 15 уровня, состоящего из нуль-органа 16 и триггера 17 памяти, которые соединяются сс первым входами элементов 18 и 19совпадения, вторые входы которыхсоединены с выходом аналого-цифрового преобразователя 6, причем выходпервого элемента.18 совпадения соединен с суммирующим входом цифровогонакопителя 11, а выход второго элемента 19 совпадения - с вычитающимвходом цифрового накопителя 11, приэтом первый управляющий вход анализатора 15 уровня соединен с входомкоммутационного элемента 14, а второй - с управляющим выходом блока 8управления, выход первого элемента18 совпадения соединен с суммирующим входом цифрового накопителя 11,а выход второго элемента 19 совпадения - с вычитающим входом цифровогонакопителя 11, ключи 20 и 21, резисторы 22 (К) и 23 (Кэ). Устройство работает следующим образом,Напряжение с источника 3 опорногонапряжения поступает на блок 2 питания, а с него на диагональ питаниямостового датчика 1. На выходе мостового датчика 1 появляется сигнал,который усиливается масштабным усилителем 4 и поступает через фазочувствительный демодулятор 5 на вход аналого-цифрового преобразователя 6, надругой вход которого поступает напряжение с источника 3 опорного напряжения. Частота с тактового генера- .тора 7 поступает на блок 8 управления, в котором с помощью делителя 9частоты и счетного триггера 10 происходит Формирование времени иэмерепри 20 сфт.е. в этом случае (Ус ес) такжепроизойдет компенсация напряжениясмещения и его дрейфа масштабного усилителя 4,Таким образом, введение в устройство анализатора уровня комбинационного элемента и двух элементов совпадения позволило увеличить точностьпреобразователя за счет обеспеченияработоспособности устройства и компенсации напряжения смещения и егодрейфа не только при измерении сигналов мостового датчика для 1,;. ес+ 01 2 с 3 14499 ния, состоящего из двух равных полу- периодов, в каждый из которых происходит изменение полярности напряжения питания блока 2 питания и выход 5 ных сигналов мостового датчика 1 и масштабного усилителя 4, На вход аналого-цифрового преобразователя 6 должно поступать напряжение одной полярности, так как опорное напря жение с источника 3 опорного напряжения имеет постоянную полярность.Фазочувствительный демодулятор 5 осуществляет выпрямление переменного по знаку напряжения с выхода мас штабного усилителя 4 выходным сигналом коммутационного элемента 14, управляемого блоком 8 управления: если ключ 20 замкнут, а ключ 2 разомкнут, то на выходе фазочувствительного де модулятора 5 будет следующее напряжение: а если ключ 21 замкнут, ключ 20 разомкнут, то будет следующее напряжение: Б = -Б (- в ) - Б (1 + ) = -У 30гз кгпвг. сггсгг т.е. напряжение одной полярности.При наличии напряжения смещения эти напряжения будут иметь следующие величины: 35О, =И, +е Ог=11 С - ем) где Б - измеряемое напряжение с выхода мостового датчика;е - напряжение смещения масштабсм40ного усилителя,и иметь одну полярность при Бсе В этом случае на входе анализатора 15 уровня будет постоянное по полярности напряжение, а на выходах коммутационного элемента 14 (П-тригге 45 ра) будут сигналы: разрешающий поступление выходных сигналов аналогоцифрового преобразователя 6 через элемент 18 совпадения на суммирующий вход реверсивного счетчика 12 и запрещающий поступление выходных сигналов аналого-цифрового преобразователя 6 через элемент 19 совпадения на вычитающий вход реверсивного счетчика 12. На выходе устройства в регистре 13 будет иформация, соответствующая сумме Б, и 13 Ф4т,е. произойдет компенсация напряжения смещения и его дрейфа масштабного усилителя 4. Цикличность измерения и работы цифрового накопителя11 обеспечивается счетным триггером10 сблока 8 управления путем возврата в исходное состояние реверсивного счетчика 12, а также триггера 17памяти, анализатора 15 уровня прикаждом изменении полярности питанияблока 2 питания мостового датчика .Если 0 с е,ц, то на выходе фазочувствительного демодулятора 5 сигналы Б и 11 будут одной полярностипри различных полярностях питающего напряжения мостового датчика 1,а на выходе - противоположной.Приэтом при смене полярности сигналана выходе фазочувствительного демодулятора 5 изменяется на противоположное состояние нуль-органа 16,анализатора 15 уровня и выходныесигналы его триггера 17, что приведет к смене полярности сигналовна управляющих входах и выходе коммутационного элемента 14, а такжена управляющем входе фаэочувствительного демодулятора 5, а значит ик изменению полярности его выходногосигнала, к запрещению прохождениявыходных сигналов аналого-цифровогопреобразователя 6 через элемент 8совпадения на суммирующий вход реверсивного счетчика 2 и к разрешению прохождения выходных сигналованалого-цифрового преобразователя 6через элемент 19 совпадения на вычитающий вход реверсивного счетчика12. При этом на выходе устройства врегистре 13 будет число, соответстывующее разности напряжений У, и Удля случая У с е ,