Частотный преобразователь для тензодатчиков

ОП ИСАКИИЙЗОБРЕТЕН ИЯВОВСКОМЮ СИДЛЬСВУ Сююэ Советски кСоциалистическиеРеспублик в 892713(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 30,04,80 (21)2918747/18-21с присоединением заявки РЙ -ио делам изобретений и открытийОпубликовано 23.12.81. Бюллетень Фе 47 Дата опубликования описания 23,12,81(72) Авторы изобретения Пензенский политехнический институт(54) ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ТЕНЗОДАТЧИКОВ Изобретение относится к цифровой электроизмерительной техникеи может быть использовано в измери"тельных системах и системах контроля и управления, использующих тензометрические датчики различных физических величин с мостовой измерительной цепью,Известен частотный преобразователь для тензодатчиков, содержащий источник напряжения, тензомост, последовательно включенныев его измерительную диагональ дифференциальный усилитель постоянного,тока, интегратор и блок сравнениямиНедостатком данного преобразователя является низкая точность преобразования из-за нестабильностипараметров интегратора, дифференциального усилителя постоянного токаи блока сравнения, входящих в прямой тракт преобразования сигнала свыхода измерительной диагонали тензомоста,Известен также частотный преобразователь для тензодатчиков, содержащий источник питания тензомоста,подключенный к его диагонали питания,первый ключ выход которого подклю-чен к первой вершине измерительнойдиагонали тензомоота, и интегратор,выполненный на операционном усилителе с емкостной отрицательной обратной связью, выход которого соединен со входом блока сравнения,выход которого подключен ко входуформирователя импульсов)21.Недостатком известного преобразователя является низкая точность 15преобразования, что обусловленовлиянием на ее ряда параметров элементов устройства.Цель изобретения - повышение точности преобразования.Поставленная цель достигаетсятем, что частотный преобразовательдля тензодатчиков, содержаший источник питания тензомоста, подключен 3 8927 ный к его диагонали питания, и первый ключ, выход которого подключен к первой вершине измерительной диагонали тензомоста, и интегратор, выполненный на операционном усилителе с емкостной отрицательной обратной связью, выход которого соединен со входом блока сравнения, выход которо. го подключен ко входу формирователя импульсов, введен конденсатор, через О второй и третий ключи подключенный к диагонали питания тензомоста, и через четвертый ключ и первый резистор соединенный с инвертирующим входом интегратора, причем вход перво З го ключа подключен к точке соединения конденсатора и второго ключа, первая вершина измерительной диагонали тензомоста соединена через второй резистор с инвертирующим входом интегратора, неинвертирующий вход интегратора соединен со второй вершиной измерительной диагонали тензомоста, управляющие входы первого и четвертого ключей подключены к пер" у вому выходу формирователя импульсов, а управляющие входы второго и третьего ключей - к его второму выходу.На Фиг. 1 приведена Функциональная электрическая схема частотного преобразователя для тензодатчиков; на фиг. 2 - временные диаграммы. Устройство содержит источник 1 пи тания, тензомост 2, интегратор 3, блок 4 сравнения, ключи 5,6,7 и 8,ЗЭ конденсатор 9, резисторы 1 О и 11 и формирователь 12 импульсов, причем источник 1 питания подключен к диагонали питания тензомоста 2, пер40 вая вершина измерительной диагонали которого соединена с выходом ключа 5, выход интегратора 3 соединен со входом блока 4 сравнения, неинвертирующий вход интегратора 3 подключен ко второй вершине измерительной диа" гонали тензомоста 2, первая вершина диагонали питания которого пос-" редством ключа 6 соединена с первой обкладкой конденсатора 9 и входом ключа 5, а вторая вершина диагонали питания посредством ключа 7 соедине". на со второй обкладкой конденсатора9 и вхсдом ключа 8, выход которого через резистор 10 подключен ко входу интегратора, который посредствомИ резистора 11 соединен с первой вершиной измерительной диагонали тензомоста 2, при этом выход блока срав 3 4нения 4 подключен ко входу формирователя импульсов 12, первый выход которого подключен к управляющим входам ключей 5 и 8, а второй выход соединен с управляющими входами ключейби 7.На фиг, 2 приведены временныедиаграммы, поясняющие работу схемы,на выходе интегратора 3 (Ос), навыходе блока сравнения 4 (0), Навыходах формирователя 12 (О и О)и на конденсаторе 9 (Ор),Устройство работает следующим образом,В момент времени 1 выходное напОряжение интегратора 3 достигает нулевого уровня, срабатывает блок 4сравнения и по его сигналу формирователь 12 размыкает ранее замкнутыеключи 5 и 8, и в момент времени йзамыкает ключи 6 и 7, подключающиеконденсатор 9 к диагонали питаниятензомоста 2. К моменту временизаряд на опорном конденсаторе 9 будет равенЕ = ОС, (1)где Ои- напряжение источника питания;С - значение емкости конденсатора 9.В этот момент времени по сигналу с формирователя 12 размыкаются ключи 6 и 7, в момент времени з замыкаются ключи 5 и 8, и конденсатор 9 начинает разряжаться через резисторы 10 и 11. Нри этом напряжение на выходе интегратора 3 начинает возрастать. В то же время на инвертирующем входе (т.щ) интегратора 3, выполненного на базе операционного усилителя с емкостной отрицательной обратной связью и с параллельным ИДМ-каналом выборки дрейфа нуля, и в одной из вер-; шин измерительной дйагонали (т.1) тенэомоста поддерживается равенство потенциалов.Разность потенциалов между второй вершиной измерительной диагонали тензомоста (т.1) и инвертирующим входом операционного усилителя интегратора (т.а) будет равна напряжению разбаланса тенэомоста 2,0-0, (г)МЬйгдев "- - разбаланс тензоКмоста 2.892713 Вследствие этого, по окончанииразряда конденсатора 9, напряжениена выходе интегратора 3 начинаетуменьшаться, в момент времени й, достигает нулевого уровня, и цикл пре-образования повторится,При этом вольт-секундная площадьсигнала с сонденсатора 9 равна вольтсекундной площади напряжения разбаланса тензомоста 2 за время циклапреобразования Т 1(,(3)И Р где 1 - ток, протекающий через ре 11зистор 1 от разряда конденсатора 9;значение сопротивления реМзистора 11;й - время разряда опорного конРденсатора 9С другой стороныТХ31+,рИ =(1 ИСо. Подставляя (4) в (3) и решая уравнение (4) относительно Г = , полу"х= т), чим функцию преобразования 8(5)хгде 1 " выходная частота преобразоваХтеля.Импульсы управления, замыкающиеключи 5,8 и 6,7 разнесены во времени, что исключает воэможность одновременного замыкания ключей 5,6 и7,8.Как видно из (5), в функцию преобразования входит минимальное числопараметров элементов схемы,Таким образом, благодаря отличительным признакам предлагаемого частотного преобразователя повышаетсяточность преабраэовання,сФормула изобретения Частотный преобразователь длятензодатчиков, содержащий источу ник питания тензомоста, подключенный к его диагонали питания, и первый ключ, выход которого подключенс первой вершине измерительной диа."онали тензомоста, и интегратор,1 Ф выполненный на операционном усилителе с емкостной отрицательной обратной связью, выход которого соеди-.нен со входом блока сравнения, вы"ход которого подключен ко входу фор 1 мирователя импульсов, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, внего введен конденсатор, через второй и третий ключи подключенный к2 диагонали питания тензомоста, ичерез четвертый ключ и первый резистор соединенный с инвертирующим входом интегратора, причем входпервого ключа подключен к точке2 соединения конденсатора и второгоключа, первая вершина измерительной диагонали тенэомоста соединеначерез второй резистор и инвертирующим входом интегратора, неинвертиМ рующий вход интегратора соединенсо второй вершиной измерительнойдиагонали .тенэомоста, управляющие,входы первого и четвертого ключейподключены к первому выходу формирователя импульсов, а управляющие входы второго и третьего ключей - кего второму выходу,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Мартяшин А.И.и др. Преобразователи электрических параметров длясистем контроля и измерений, М.,