Цифровой вольтметр для тензометрических весов

(19) 3/1 1)5 О 01 В 19/25 0 ТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТпо изОБРетениям и отнРцтиПРИ ГКНТ СССР К А ВТОРСИС 1 ЛУ СВМДЕТЕЛЬСТВ(71 ) Одесский электротехнический институт связи им. А.С. Попова и Запорожский металлургический комбинат(56) Авторское свидетельство СССРВ 932272, кл. 0 01 0 23/36, 1980.Авторское свидетельство СССРВ 922523, кл, 0 01 0 3/147, 18.0680,(54) ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР ДЛЯ ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕСОВ(57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено дляавтоматического взвешивания неподвижных и движущихся объектов, Цель изобретения - повышение точности измерения достигается за счет того, что в устройство, содержащее генератор 1, логический элемент ИЛИ 2, счетчики 3 и 4, триггеры 5 и 9, делитель 6 частоты, ЦАП 1 2 и блок 19 тензодатчиков, введены формирователь 8аналоговые ключи 1 О, 11, 14 и 15, ннвертор 13, триггер 16, генератор 17.логической единицы, источник 18 опорного напряжения, резистивный делитель 20, фильтр 21 низших частот, усилитель 22 мощности, конденсатор 23, аналоговый сумматор 24, усилитель-ограничитель 26 и триггер 26 Ямитта. Повыше ние точности измерения достигается эа счет уменьшения влияния дрейфа нуля на выходе блока 19 тенэодатчиков путем суммирования со ступенча- С тым напряжением ЦАП 12 его выходного напряжения. 1 ил.Изобретение относится к измерительной технике и предназначено дпя автоматического взвешивания неподвижныхи движущихся объектов.Цель изобретения - повьппение точ 5ностиНа чертеже приведена структурнаясхема вольтметра,Цифровой вольтметр для тензометрических весов содержит задающий генератор 1, выход которого подключен кпервому входу элемента ИЛИ 2 и С-входу счетчика 3, счетчик 4, С-вход кото-.рого подключен к выходу элемента ИЛИ2, а вход управления - к выходу триггера 5, второй вход элемента ИЛИ 2 подключен к выходу делителя 6 частоты ипервому входу элемента ИЛИ 7, второйвход которого соединен с входом формирователя 8 импульсов, инверсным выходом триггера 9 и входами управленияаналоговых ключей 10 и 11, выходымладших разрядов счетчика 3 подключены к соответствующим входам цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 1 2,а выход старшего разряда - к соответствующему входу ЦАП 12 и через инвертор 13 к С-входу триггера 9, прямой выход которого подключен к входам управления аналоговых ключей 14и 15, Э-входу триггера 5 и С-входутриггера 16, Р- и Н-входы которогоподключены соответственно к выходамгенератора 17 логической единицы и35формирователя 8, а прямой выход - кВ-входам счетчика 4 и делителя 6 частоты, С-вход которого подключен квыходу элемента ИЛИ 7, входы аналоговых ключей 11 и 15 подключены квыходу источника 18 опорного напряжения, а входы аналоговых ключей 10 и14 - к шине с нулевым потенциалом,выходы аналоговых ключей 10 и 15 подключены к первому входу блока тензодатчи 1ков 19 и первому входу делителя 20напряжения, второй вход которогоподключен к выходам аналоговых ключей 11 и 14 и второму входу блока19 тенэодатчиков, а выход через пос 50ледовательно соединенные фильтр 21низших частот и усилитель 22 мощности - к входу опорного напряжения ЦАП12, выход которого через разделительный конденсатор 23 подключен к первому входу аналогового сумматора 24,55второй и третий входы которого подключены к соответствующим выходамблока 19 тензодатчиков, а выход через последовательно соединенные усилитель-ограничитель 25 и триггер 261 митта - к С-входу триггера 5,Вольтметр работает следующим образом.Импульсы задающего генератора пос- .тупают на счетчик и через элементИЛИ 2 на счетчик 4, код на выходе которого управляет ЦАП 12, что обеспечивает на его выходе ступенчато нарастающее напряжение. Следующее за переполнением обнуление счетчика 3 приводит к спаду выходного напряжения ЦАП12. С целью формирования биполярногонапряжения последовательно с ЦАП 12включен конденсатор 23. Отрицательный перепад на выходе старшего разряда счетчика 3 через инвертор 14 изменяет состояние триггера 9, работающего в режиме делителя частоты на два,с каждым спадом напряжения на выходеЦАП 12, вследствие чего на каждый полупериод Т/2 состояния триггера 9приходится сфазированный с ним период пилообразного напряжения ЦАП 12.При этом в каждом из полупериодовпопеременно открываются аналоговыеключи 10,11 и 14, 15, обеспечиваяпосредством источника 18 опорногонапряжения питание блока 19 тензодатчиков меандром с периодом Т.При этом выходное напряжение резистивного делителя 20 напряженияна два является постоянным, так какпри любом состоянии указанных парключей напряжение источника 18 делится пополам. Возможная пульсация напряжения от неидентичности ключейсглаживается фильтром низких частот,а усилитель 22 мощности обеспечивает согласование со сравнительно низким сопротивлением входа опорногонапряжения ЦАП 12, В результате питание блока 19 тензодатчиков и ЦАП 12взаимосвязано для компенсации влияний дестабилизирующих факторов.В отсутствие нагрузки на блок 19тензодатчиков напряжение между еговыходами равно нулю, Поэтому к аналоговому сумматору 24 подводится только пилообразное напряжение ЦАП 12,обеспечивающее на выходе усилителяограничителя 25 прямоугольные импульсы напряжения. Использование триггера 26 1 бмитта позволяет повысить крутизну фронтов, по которым срабатывает триггер 5, определяя моменты пере.хода "пилы" восходящими участкамичерез нуль. После перевода триггера -5 в единичное состояние счетчик 4устанавливается в режим сложения,при нулевом состоянии триггера 5 счетчик 4 функционирует в режиме вычита 5ния, При отсутствии напряжения междувыходами блока 19 тензодатчиков интервалы, в течение которых осуществляется сложение и вычитание в счетчике 4, равны между собой, поэтомуза целое число периодов Т его показания равны нулю, В том случае, когданапряжение между выходами блока 19тензодатчиков отлично от нуля, оносуммируется с напряжением ЦАП 12,в результате чего интервал сложенияв счетчике 4 оказывается больше, чеминтервал вычитания. Таким образом, всчетчике 3 Формируется цифровой эквивалент выходного напряжения блока 19тензодатчиков.Предел измерения (масштаб шкалы)регулируется амплитудой пилообразного напряжения ЦАП 12, с ростом которого показания счетчика 4 уменьшаются, Это свойство используетсядля уменьшения влияния дестабилизирующих Факторов. Увеличение напряженияпитания блока 19 тензодатчиков, выз- ЗОванное, например, нестабильностьюпараметров ключей 10, 11 и 14,15,приводит к повышению опорного напряжения ЦАП 12, из-за чего возрастаетамплитуда на его выходе, компенсируяувеличение выходного сигнала блока19 тензодатчиков.Поскольку в предлагаемом вольтметре в отличие от известного нетследящего уравновешивания, то для проризводства измерений необходимо обеспечить запуск на определенное, обязательно целое. число периодов Т,Это осуществляется следующим образом, 45Положительный перепад на С-входетриггера 16 переводит его в состояниелогической единицы, поскольку на егоР-входе постоянно присутствует этотуровень, формируемый на выходе генератора 17 логической единицы. Приэтом обнуляются делитель 6 частотыи счетчик 4, Следует полпериода импульсной последовательности на выходе триггера 9, на его инверсном выхо-,де формируется положительный перепад,который через формирователь 8 сбрасывает триггер 16 по В-входу в нужноесостояние, снимая при этом блокировку по Б-входам счетчика 4 и делителя 6 частоты, После этого отпираются логические элементы ИЛИ 2 и 7, в счетчике 4 и делителе 6 частоты начинают накапливаться импульсы соответственно от задающего генератора 1 и с инверсного выхода триггера 9. Далее функционирование устройства осуществляется по указанному алгоритму. Повышение точности предлагаемого вольтметра достигается за счет уменьшения, влияния дрейфа нуля на выходе блока 19 тензодатчиков путем суммирования напряжения на его выходе со ступенчатым напряжением ЦАП 12 при время- импульсном преобразовании,Формула изобретенияЦифровой вольтметр для тензометрических весов, содержащий задающий генератор, первый элемент ИЛИ, выход которого подключен к С-входу первого счетчика, вход управления которого подключен к выходу первого триггера, цифроаналоговый преобразователь, делитель частоты, второй триггер и блок тензодатчиков, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью повышения точт ности, в него введены второй счетчик, второй элемент ИЛИ, формирователь им" пульсов, первый, второй, третий и четвертый аналоговые ключи, инвертор, третий триггер, генератор логической единицы, источник опорного напряжения, делитель напряжения, фильтр низших частот, усилитель мощности, разделительный конденсатор, аналоговый сумматор, усилитель-ограничитель и триггер Шмитта, причем С-вход второго счетчика соединен с выходом задающего генератора и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу делителя частоты и первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входом формирователя импульсов, инверсным выходом второго триггера и входами управления первого и второго аналоговых ключей, выходома младших разрядов второго счетчика подключен к соответствующим входам цифроаналогового преобразователя, а выход старшего разряда - к соответствующему входу цифроаналогового преобразователя и через инвертор к С-входу второго триггера, прямой выход которого соединен с входами управ1541525 Составитель Е, ЗверевРедактор И, 111 улла Техред М,Дидык Корректор М, Самборская Заказ 271 Тираж 564 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101 ления третьего и четвертого аналоговых ключей, 0-входом первого триггера и С-входом третьего триггера, Э- и Н-входы которого подключены соответственно к выходам генератора логичес 5 кой единицы и формирователя, а прямой выход к В-входам первого счетчика и делителя частоты, С-вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, 10 входы второго и четвертого аналоговых ключей подключены к выходу источника опорного напряжения, а входы первого и третьего аналоговых ключей - к шине с нулевым потенциалом, выходы перного и четвертого аналоговых ключей подключены к первому входу блока тенэодатчиков и первому входу делите" 8фля напряжения, второй вход которого подключен к выходам второго и третьего аналоговых ключей и второму входу блока тензодатчиков, а выход через последовательно соединенные фильтр низших частот и усилитель мощности - к входу опорного напряжения цифроаналогового преобразователя, выход которого через разделительный конденсатор подключен к первому входу аналогового сумматора, второй и третий входы которого подключены к соответствующим выходам блока тенэодатчиков, а выход через последовательно соединенные усилитель ограничитель и триггер Шмитта - С-входу первого триггера.