Устройство для измерения давления

9) ( 51)5 6 01 1 9/1 Б 1 й Л ИО д: ъ РЕТЕНИЯ С)ПИС ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(21) 4475639/24-10 (22) 22.08,88 (46) 07,08.90. Бюл. В 29 (72) А.И,Иоффе, В,М.Зимарин и Н.И.Такта- шова (53) 531.787 (088,8)(56) Авторское свидетельство СССР М 979920, кл. 6 01 1 Й 10, 1981,Авторское свидетельство СССР 1 Ф 1451568, кл. 0 01 1 9/10, 1987, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области приборостроения,может быть использовано в системах измерения давления с цифровой обработкой данных и обеспечивает повышение точности. Устройство для измерения давления содержит упругий чувствительный элемент 1, дифференциальный трансформаторный преобразователь 2, генератор 8 прямоугольных импульсов с прямым и инверсным выходами, компаратор 10, перГ вый вход которого подключен к вторичной обмотке 6 трансформаторного преобразователя, источник 13 опорного напряжения. В устройство введены реверсивный двоичный счетчик 11 и цифроаналоговый преобразователь 12, аналоговый выход которого подключен к второму входу компаратора 10, Компаратор производит сравнение напряжения с выхода дифференциального трансформаторного преобразователя и с цифроаналогового преобразователя 12 и увеличивает или уменьшает код реверсивного счетчика на единицу младшего разряда. Выходом устройства является кодовый выход реверсивного счетчика. Кроме того, в цепь между выходом источника напряжения и входом опорного напряжения цифроаналогового преобразователя введен долов- З нительный ключ 14 с замыкающими контактами, который компенсирует изменение переходного сопротивления первого ключа, что дополнительно позволяет повысить точность устройства. 1 з.п, ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в системах измерения давления с цифровой обработкой данных,Целью изобретения является повышение точности преобразования давления вцифровой код.На фиг.1 приведена схема преобразователя давления; на фиг,2 - формы импульсов напряжения, поясняющие работусхемы.Устройство содержит упругий чувствительный элемент 1, дифференциальныйтрансформатор 2, состоящий из двух магнитопроводов 3 и 4, на которых расположенывключенные согласно первичные 5 и вклоченные встречно вторичные 6 обмотки, иякоря 7, жестко связанного с упругим чувствительным элементом, генератор 8 прямоугольных импульсов (ГИ), имеющий прямой(О) и инверсный (О) выходы, электронныйключ (Кл) 9, компаратор (К) 10, реверсивныйдвоичный счетчик 11, цифроаналоговыйпреобразователь (ЦАП) 12, источник 13 напряжения (ИН), дополнительный ключ 14.Для улучшения формы импульса вторичныеобмотки зашунтированы резисторами Я 1 иВ 2.Устройство работает следующим образом.При включении питания ГИ 8 начинаетгенерировать прямоугольные импульсы -прямой импульс. длительностью Тн и инверсный длительностью Т = Тц - Ти, где Тц -длительность цикла, а ИН 13.выдает напряжение Он, которое поступит на управляющую цепь Кл. 2 и замкнет его.При этом напряжение Он через Кл. 2поступит на вход опорного напряжеНияЦАП.Инверсный импульс 0 с ГИ 8 поступаетна счетный вход счетчика 11,Прямой импульс О с ГИ 8 поступает науправляющую цепь. Кл, 1-9,Кл. 1 будет замыкаться на время Ти и напервичные обмотки 5 дифференциальноготрансформаторного преобразователя 2 сИН 13 будут поступать импульсы напряжения с амплитудой Он и длительностью Ти.При поступлении импульсов напряжения на первичные обмотки дифференциального трансформаторного преобразователя2 на его выходе. наводятся импульсы напряжения Ор, амплитуда которых изменяетсяпропорционально перемещению якоря 7,Перемещение якоря 7 пропорциональнодавлению Р, под действием которого деформируется упругий чувствительный элемент 1.Импульс напряжения Ор с выхода дифференциального трансформаторного преобразователя пост пает на вход компаратора (Вх, 1), на другой вход(Вх. 2) которого поступает напряжение с выхода ЦАП 12, при этом на выходе компаратора будет напряжение с уровнем, равным "0" или "1" в зависимости От знака разности ВхОдных нэПри поступлении на реверсивный вход счетчика напряжения, соответствующего 1 (ОрОа) ВыхОДной КОД счетчика уВеличиаэется на единицу с приходом на счетный Вх, 1 импульса О. При этом,.так как счетчик регистрирует импульс в момент изменения напряжения импульса О от "0" к "1", то изменение кода на единицу происходит в момент прохождения заднего фронта импульса О, соответствующего моменту прохождения переднего фронта импульса О.Одновременно с увеличением выходного кода счетчика, являющегося входным кодом ЦАП, возрастает напояжение посто- яННОГО тОКа Ьа На ВЫХОДЕ ЦАП. 15 20 Когда Оа станет больше Ор на величину приращения выходного напряжения ЦАП, соответствующую единице младшего разряда кода, на выходе компарэтора будет напряженйе, соответствующее "0", и выходной код счетчика уменьшится с приходом очередного импульса О нэ величину младшего разряда и, следовательно, уменьшится выходное напряжение ЦАП (Оа), которое станет меньше Ор, при этом на входе компаратора снова будет "1" и процесс увеличения напряжения Оа повторится. Следовательно, в установившемся режиме Р = СОПМ ВЫХОДНОЕ НаПряжЕНИЕ ЦАП (Оа) И выходной код устройства непрерывно со 45 вершают колебания больше - меньше с размахом в единицу младшего разряда кода. Разрешающая способность преобразователя по кодовому выходу определяется разрядностью ЦАП и составляет, например, для12-рязрядного преобразователя 0,025 отмаксимальной величины выходного кода,50 Таким образом, выходное напряжение ЦАП, а следовательно, и выходной код счетчика (выходной сигнал устройства) непрерывно отслеживают амплитуду импульса Ор, которая пропорциональна измеряемому давлению Р.Нестабильность опорного напряжения (Он) не влияет на точность. 55 пряжений Ор и Оа10 Напряжение с выхода компаратора К поступает на реверсивный,вход счетчика 11.1583770Выходное напряжение дифференци- В предлагаемом устройстве устранеального трансформатора пропорционально ние колебаний осуществляется с помощьюнапряжению на первичных обмотках резисторов В 1 и В 2, шунтирующих вторичные обмотки 6, Величина резисторов подбигде К - постоянный коэффициент. 5 рвется экспериментально.Выходное напряжение ЦАП равно После устранения колебаний в концеОа - Й Он (2) импульса его вершина имеет плоский, пракгде М - подаваемый на вход ЦАП код. тически горизонтальный характер.Пи анри равновесии системы, когда О = О,. 10 При измерении амплитуды импульса наполучается горизонтальном участке исключаются поР -й грешности от нестабильности времени импульса Ти, генерируемого ГИ 8, т.е.т.е, давление пропорционально выходному повышается точность устройства.коду и не зависит от Он,В еаг15 Формула изобрете нияреальном устройстве на электронном 1. Устройство для измерения давления,ключе 9 имеет место падение напряжения содержащее упругий чувствительный алев замкнутом состоянии, которое изменяет- мент, связанный с якорем дифференциалься от времени (старение) и температуры и, ного трансформаторного преобразователя,следовательно,. напряжение питания 20 генератор прямоугольных импульсов с прядифференциального трансформаторного мым и инверсным выходами, компаратор,преобразователя также будет изменяться первый вход которого подключен к вторичотвремени итемпературы,чтобудетвызы- ной обмотке трансформаторного преватьпогрешностьв иэмерениидавления(1). образователя, источник напряжения,Для компенсации этой погрешности в уст присоединенный к первичным обмоткамройство введен дополнительный Кл. 14, дифференциального трансформаторногоидентичный Кл. 1 (Кл, 1 и 2 выполняются в преобразователя через ключ, цепь управлеодной микросборке на общей подложке), ния которого подключена к прямому выходупадение напряжения на котором изменяет-генератора прямоугольных импульсов, о т-,ся так же, как и у Кл, 1, В результате 30 л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышевведения Кл,2 напряжение питаниядиффе- ния точности, в него введены реверсивныйренциального трансформаторного преобра- двоичный счетчик и цифроаналоговый презователя и опорное напряжение ЦАП обраэователь с входом опорного напряжеизменяются одинаково, следовательно, по- ния и. цифровыми входами, аналоговыйгрешность измерения давления будет све выход которого подключен к второму входудена к минимуму, компаратора, вход опорного напряжения -Необходимость измерения амплитуды к выходу источника напряжения, цифровыеимпульса Ор в момент прохождения заднего . входы - к выходу реверсивного двоичногофронта импульса О объясняется следую- счетчика, счетный вход которого присоеди. 40 нен к инверсномувыходу генератора прямоПри передаче импульса трансформато- угольных импульсов, а реверсивный вход -ром происходит искажение(фиг.2) передне- к выходу компаратора.го фронта импульса (затягивание) и спад 2. Устройство по п,1, отл ича ю щ еевершины импульса с наложением на нее с я тем, что в нем в цепь между выходомвысокочастотных колебаний из-за побоч источника напряжения и входом опорногоных резонансов напряжений, определяе- напряжения цифроаналогового преобраэомых наличием емкости и индуктивности вателя введен дополнительный ключ с зарассеяния обмоток дифференциального мыкающими контактами, вход управлениятрансформатора (на фиг,2 колебания пока- которого присоединен к выходу источникаэаны пунктиром). 50 напряжения.1583770 эоуж ги Составитель А.ЗосимТехред М. Моргентал М,Самборская Редактор Л.Гратилло Корр Подписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ СС , Раушская наб 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 аказ 2247 ВНИИПИ Тираж 468 арственного комитет 113035, Москва, иипуас но 5 ыо 5 е ВщреДО,О