Интегрирующий преобразователь разбалансатензомоста b частоту следованияимпульсов

1828097 ОПИСАНИЕ ИЗОБР ЕТЕ Н И Я К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Советских Социалистических Республик) Заявл рисоединением заявки -Гаоударстоенный комитет(23) Приорнт СССР по делам изобретений и открытий(088.8) ньЛд 1 26,06,81 45) Дата убликовання описан ЪЩляндин Б. Шах хо 1) Заявите; Пензенский политехнический институт 54) ИНТЕГРИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТ РАЗБАЛАНСА ТЕНЗОМОСТА В ЧАСТОТ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть исгользовано в измерительных системах н системах контроля и управления, исполь:ующих тензометрические датчики различных физических величин с мостовой изме. рнтельной цепью.Известны интегрирующие преобразователи разбаланса тензомоста в частоту следования импульсов, представляющие собой сочетание измерительной цепи в виде мостоьой схемы, питаемой от источника постоянного тока или напряжения, и преобразователя напряжения в частоту (ПНЧ) импульсов с импульсной обратной связью, причем для устранения погрешности от дрейфа нуля Г 1 НЧ выходное напряжение тензомоста используется как модулирующее в модулячоре, переключаемом с частотой следования выходных импульсов ПНЧ Ц.Недостатками подобных преобразователей является: 1) влияние нестабнльностнапряжения (тока) питания тензомоста на точность преобразования; 2) влияние нестабильности вольт (или ампер)секундной площади импульсов обратной связи на точность преобразования; 3) влияние коммутационных выбросов и остаточных параметров модулятора на точность преобразования. 2) Авторыизобретения Н. В. Гром Из известных интегрирующих преобразователей разбаланса тензомоста в частоту следования импульсов наиболее близкимпо технической сущности является преобра 5 зователь, в состав функциональной схемыкоторого входят тензомост, дифференциальный усилитель, интегратор, блок сравнения 21.Недостаток устройства - большое чис 10 ло параметров элемйтов, входящих в функнню преобразования, т. е. элементов, нестабильность параметров которых входит врезультирующую погрешность.Цель изобретения - повышение точнос 15 тн преобразования,Поставленная цель достигается тем, чтов известныЙ преобразователь, содержащийтснзомост, дифференциальный усилитель,госледовательно включенные интегратор н20 блок сравнения, введены два коммутируемых источника тока, две дифференцирующие КС-цепи и синхронизируемый мультишбратор, причем выход блока сравнениягодключен к входу синхронизации синхро 25 ннзируемого мультивнбратора, протнвофазныс выходы которого соединены с управляющими входами коммутируемых источников тока, выходы последних соединены содной нз вершин питающей диагонали тен 30 зомоста н через первую дифференцирую 828097(3) и того, что С учетом формулы УА 4 е 1 Я почучим 55 О,5 Л,+1 С,Ю(1 41 Я,Т,+= О,(5) 8=0,о й,1;,С й(1+в),щую КС-цепь с неинвертирующим входом дифференциального усилителя, вторая вершина питающей диагонали тензомоста соединена через вторую дифференцирующую КС-цець с нецнвертирующим входом усилителя интегратора и выходом дифференциального усилителя, инвертирующий вход которого через измерительную диагональ тензомоста связан с входом интегратора.Функциональная схема преобразователя приведена на фиг, 1, а временные диаграммы - на фиг. 2. В состав преобразоватсля входят: тензомост 1, дифференциальный усилитель 2, последовательно соединенныс интегратор 8 и блок сравнения 4, два коммутируемых источника тока 5 и б, дпфф ренцирующие КС-цепи 7, 8 и синхронизируемый мультивцбратор 9. При этом выход блока сравнения 4 соединен с входом синхронизации мультивибратора 9, противофазные выходы которого соединены с управляющими ходточников тока 5 и б, ьыходы последни;( соединены с одной из верцюин питающей диагонали тензомоста 1 и через первую диффсренцирующую КС-цепь 7 с неинвертирующцм входом дифференциального усилителя 2, вторая вершина питающей диагонали тснзомоста соединена через вторую дифференцирующую КС-цепь 8 с неинвертирующим входом усилителя интегратора ," и выходом дифференциального усилителя 2, цнвертирующий вход которого через измерительную диагональ тензомоста 1 связан с входом интегратора 3. Врсменныс диаграммы, поясняющие ра.боту схемы, приведены на фиг. 2, В момент времени 1 после очередного срабатывания блска сравнения 4 снн;ронизируемый муль.тнвибратор 9, изменяя полярность напряжений нсьоих выходах, включает источник тока 5 и выключает источник тока б, ем самым изменяя направление тока, питающего тснзомост. Благодаря включению одного из плеч тензомоста 1 в цепь отрицательной обратной связи дифференциального усилителя 2, обеспечивается возможность Потенциально заземлить одну из вершин (левую на фиг. 1) измерительной диагонали тензомоста 1. Это позволяет исключить необходимость дифференциального усилителя в тракте преобразования разбаланса тензомоста 1 (как это имеет место в прототипе) и подключить измерительную диагональ непосредственно к входу интегратора 3.Включение источника тока 5 приводит и смене полярности напряжения У 4 на выходе тензомоста 1, а также к формированию на неинвертирующем входе усилителя постоянного тока (УПТ) интегратора импульса, площадь которого очевидно равна где Р, -- номинальное значение сопротивления одного плеча тензомоста;- зцачспнс тока источника тока 5;С - емкость дозирующего конденса.ор а;Я, - сопротивление резистора, включс нного параллельно неивертирующему вхо.лу интегратора;е - величина относительного разбаланса тсцзомоста.По отношению к напряжению, действующему па неинвертирующий вход УПТ интсгратора, последний имеет передаточную6 нкцию вида5 А, сопротивление с ммирующего рс зистора; С - смкость в цепи обратной связи интегратора; К - сопротивление соедцнптельпых проводов между датчиком и преобразователем. С учетом формулы (2) воздействие импульса площадью 5 на нецквертирующий вход УПТ интегратора приведет к приращению напряжения на выхо. де интсграгора, равному 5 ь,бР, .С,К()в Согласно временной диаграмме, изображенной, на фиг. 2, положительное приращение Л(1 в напряжения на выходе интегратора компенсируется отрицательным приращением, вызванным воздействием напря жения разбаланса тензомоста.В момент времени 1, (на фиг. 2 не показано) сработает блок сравнения 4 и далее г;роцессы в схеме повторяются с той лишь разницей, что все импульсы поменяют свою 45 полярность на противоположную.В момент времени 1, справедливо урав- нение у 11 1 я Т 0,5 Р,1;,Со Ро (1 - ) 50где Т Т, - полупериоды напряжения навыходе интегратора.Принимая во внимание, что Т,=Т, и решая уравнение .(5) относительно выходнойУчитывая, что е (СоФо - СоЛ 1) - величина второго порядка малости (так как СоЛо = - СоЛо), имеем где )о - начальная частота преобразователя, соответствующая начальному относи тельному разбалансу тензомоста, равному ео.Из формулы (6) видно, что по сравнению с устройством-прототипом, в функцию преобразования предлагаемого устройства 20 входит минимально возможное число параметров элементов схемы, что обусловливает существенное уменьшение мультипликативной погрешности преобразования, Аддитивная погрешность за счет дрейфа нуля 25 полностью исключается благодаря наличию разделительной емкости С в тракте преобразования. При наличии Ср возможно за сыпавшие схемы. Для устранения этого слу- жит синхронизируемый мультивибратор, 30 который при засыпании схемы дает первый толчок и возобновляет режим автоколебаний всей схемы. Формула изобретения35 Интегрирующий преобразователь разбаланса тензомоста в частоту следования импульсов, содержащий тснзомост, дифференциальный усилитель, последовательно включенные интегратор и блок сравнения, отличающийся тем, что в него, с цеью повышения точности, введены два комхутпруемых источника тока, две дифференцирующие КС-цепи и синхронизируемый мультивибратор, причем выход блока сравнения соединен со входом синхронизации синхронизируемого мультивибратора, противофазные выходы которого соединены с управляющими входами коммутируемых источников тока, выходы последних соединены с одной из вершин питающей диагонали тензомоста и через первую дифференцирующую КС-цепь с неинвертирующим входом дифференциального усилителя, вторая вершина питающей диагонали тензомоста соединена через вторую дифференцпрующую КС-цепь с неинвертирующим входом усилителя интегратора и выходом дифференциального усилителя, инвертирующий вход которого через измерительную диагональ тензомоста связан с входом интегратора. Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе: 1, Мартяшин А. И. и др. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерений. М., Энергия, 1976, с. 99.2. Мартяшин А. И, и др. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерений. М., Энергия, 1976, с. 287 ,прототип).828097 1ол Риг Г Составитель И. БахтинаТехред И. Заболотнова Редактор Л. Ушакова 1(орркстор И. Осиновская Тип. Харьк. фил. пред. Т 1 атент Заказ 576/515 Изд. Л"а 355 Тираж 749 1 одписноеНПО 11 оиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4/5