Преобразователь сигнала тензомоста в интервал времени

телем 2 и тензомостом 3, а через разрядные резисторы 4-1 и 4-2 и черезизмерительный коммутатор 5 и коммутатор 6 обратной связи - с входами ком 5пенсирующего операционного усилителя7 и интегратора 8, к выходу и входукоторого соответственно присоединенывходы компаратора 9, выход дополнительного операционного усилителя 10через ключ 11 соединен с выходом ре"зистивного делителя 2 и неинверснымвходом усилителя 7, первый вход блока 12 управления соединен с вторымзажимом питания тензомоста 3, второй 15вход - с выходом компаратора 9, первый выход блока 12 соединен с регулирующим входом усилителя 10, второй,третий и четвертый - с коммутаторами 5 и 6, пятый - с. ключом 11, щестой 20является знаковым, седьмой - информационным.оБлок 12 управления в свою очередьсодержит элемент 13 сброса и тактирования с ключом 14, инвертор 15, элементы И 16-19, элемент ИЛИ 20, триг. геры 21-23, одновибраторы 24-25, регистр 26 последовательных приближений и цифроаналоговый преобразователь0 УЛ) 27. 30Преобразователь работает следующим.образом,В исходном состоянии ключ 14 разомкнут. Элемент 13 вырабатывает наодном из своих выходов сигнал сброса,который поступает на соответствующийвход регистра 26 и на один из входовэлемента ИЛИ 20, вызывая сброс 0 триггера 22 в ноль, При этом в регистре 26 устанавливается комбинация 400111, которая посредством ЦАП 27преобразуется в эквивалентное напряже-Ьние определенной величины и полярнос-ти, поступающее затем в цепь балансировки нуля операционного усилителя 10. 45Нулевой сигнал с другого выхода элемента 13 после инвертирования инвертором 15 сбрасывает триггер 21 в ноль,при этом замкнуто по одному ключув коммутаторах 5 и б, а конденсатор 50интегратора заряжен до своего максимального значения напряжения, Еслиполярность этого напряжения такая,как изображено на чертеже, то этоозначает, что замкнуты нижние ключикоммутаторов и на выходе компаратора 9 сигнал нулевого уровня.С замыканием ключа 14 начинаетсянепосредственная работа преобразователя. Элемент 13 снимает сигнал сброса на первом своем выходе, а на втором генерирует сигнал "Пуск", с появлением которого замыкается ключ 11 исрабатывает одновибратор 25, реагирующий на любое изменение состоянияего входа. Импульс с выхода одновибратора поступает на счетный вход 0"триг"гера 23 и производит его установкув состояние, определяемое сигналомс компаратора 9, т.е, в ноль. Приэтом замыкаются верхние ключи коммутаторов и конденсатор интегратора начинает разряжаться, Готовность интегратора к первому такту интегрирования фиксируется компаратором, сигнал1" с выхода которого запускает одновибратор 24, который также реагируетна любое изменение состояния его входа. Импульс с выхода одновибратора поступает на вход элемента И 16, на втором входе которого уже присутствуетсигнал с выхода элемента 13. ЭлементИ 16 срабатывает и запускает триггер 21, При этом верхние ключи ком-.мутаторов размыкаются, а средние замыкаются и начинается первый такт интегрирования, длительность которогоотсчитывается элементом 13 с моментаустановки триггера 21 в единичноесостояние,На неинвертирующем входе операционного усилителя (ОУ) 7 фиксируется напряжение П+П где 0 - выходное напряжение левого плеча тензомоста; П- напряжение компенсации. Такое же напряжение фиксируется на выходе правого плеча тензомоста. Ток, протекающий через конденсатор интегратора0 ь+Ок-Пп 1 (1) К Ф 8 ЫХ где- ток первого такта интегри 1. рования; П - выходное напряжение ненагруи женного правого плеча тензомоста К щы - выходное сопротивление правого плеча тензомоста. Учитывая то, что Пь оп ГоЕп е Пк=КЕ и и Кьы Ко 2 ф где Е - напряжение питания тензоимоста;Е - относительное значение начального разбаланса тензомоста;5 15806К - суммарный коэффициент передачи ЦАП и цепи балансировкинуля ОУ;Ко - сопротивление тензорезистора, имеем 30 Формула изобретения 1. Преобразователь сигнала тензомоста в интервал времен., содержащий источник постоянного напряжения, выводы которого соединены соответственно с зажимами питания лвухплечего тензомоста, первый зажим которого соединен с общей шиной преобразователя, измерительный коммутатор, первый вход которого через разрядный резистор соединен с вторым зажимом питания тензомоста, а второй - с первым выходом тензомоста, интегратор тока, инвертирующий вход которого соединен с выходом коммутатора, коипаратор, включенный между выходом и входом интегратора, коммутатор братвой связи 2 Еп(с, +К)Я(2)оПосле окончания заданного времени первого такта интегрирования сигнал "Пуск" на выходе элемента 13 становится равным нулю. Срабатывает одно- вибратор 25 и в Э-триггер 23 снова заносится состояние компаратора 9. Одновременно с этим сбрасывается триггер 21 и размыкается ключ 11. В коммутаторах замыкаются соответствующие разрядные ключи и конденсатор интегратора начинает разряжаться то" ком 20 1Е(3)г 2 К фгде К - сопротивление разрядного реГзистора 4.Момент окончания разряда Фиксиру ется компаратором 9. При этом срабатывает одновибратор 4, импульс с его выхода через элемент И 17 воздейству- . ет на счетный вход регистра, Состояние прямого выхода П-триггера 23, соединенного с информационным входом регистра, заносится в последний и на выходе регистра появляется комбинация Я 0111, где Я - состояние выхода названного триггера.35Далее элемент 13 снова формирует сигнал "Пуск" и весь описанный процесс аналогичным образом повторяется до тех пор, пока не завершится компенсация. Завершение компенсации возможно при том условии, что компенсирующее напряжение 1) входит в формулусо знаком плюс пРи максимальном коде регистра и со знаком минус при минимальном, а его наибольшая величина - не меньше величины начального разбаланса тензомоста, Данное условие продиктовано необходимостью обеспечить правильное занесение информации в регистр и легко выполнимо путем опытного подбора коэффициентов передачи ЦАП и цепи балансировки нуля операционного усилителя 10По завершении процесса компенсации устройство готово к измерению, о чем свидетельствует сигнал конца преобразования регистра, поступающий на Э-вход триггера 22. При этом после исчезновения сигнала Пуск в каждом 0 6цикле преобразования Р-триггер 22будет устанавливаться в 1 , а после срабатывания к омпарато ра - с бр а сываться , формируя выходную величину преобразователя в виде временного. интервала 1 Т 4 Кр (ГфК)Т(4)Тг Б2 огде Т, - длительность первого тактаинтегрирования;с. - относительное значение текущего разбаланса тензомоста.С учетом того обстоятельства, что после завершения компенсации К= Г с заданной, степенью точности, определяемой разрядностью ЦАП, Формула преобразования устройства примет окончательный вид4 К (Е+Е )ТТ (5)гоНа втором выходе преобразователя, соединенного с прямьп выходом П-триггера 23, в это время присутствует информация о знаке измеряемой величины.Иэ формулы (5) преобразования видно,что по сравнению с известным устройством повышается чувствительность преобразователя за счет увеличения числа рабочих плеч тензодатчика при одновременном сохранении нечувствительности к изменениям напряжения питания и остаточных параметров ключей коммутатора. При этом за счет автоматической компенсации начального раэбаланса, также независимой от изменения напряжения питания, повышается точность преобразования.компенсирующего операционного усилителя, сигналъные и правляющие входы которого объедийены с соответствующими входами измерительного коммутато 5 ра, компенсирующий операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к выходу коммутатора обратной связи, а выход - к неинвертирующему входу интегратора, блок управления, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности преобразования, в него введены два резисторных глеча, образующих второй выход тензомоста, 15 второй разрядный резистор, дополнительный операционный усилитель, ключ, резистивный делитель, входы которого подключены к соответствующим выводам источника постоянного напряжения, 20 а выход - к неинвертирующему входу компенсирующего операционного усилителя, к инвертирующему входу дополни- . тельного усилителя и через ключ - к выходу дополнительного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с вторым выходом тензомоста, при этом первый вывод второго разрядного резистора соединен с общей шиной, а второй - с третьими входами обоих 30 коммутаторов, первый вход блока управления соединен с вторым зажимом питания тензомоста, второй вход - с выходом компаратора, первый выход - с цепью балансировки нуля дополнитель-. 35 ,ного операционного усилителя, второй, третий и четвертый выходы соединены с управляющими входами коммутатора, пятый выход соединен с управляющим входом ключа, а шестой и седьмой вы ходы являются выходами преобразователя. 2. Преобразователь по п. 1., о т -л и ч а ю щ и й с я тем, .что блок 45управления содержит элемент сброса и тактирования с ключом, один вывод которого соединен с общей шиной, два П-триггера, четыре элемента И, элемент ИЛИ, два однонибратора, инвертор, ,триггер, регистр последовательных приближений и цифроаналоговый преобразователь, подключенный к выходу регистра, выход и второй вход которого являются первым выходом и первым входом блока соответственно, второй вход которого соединен с входом первого одновибратора и информационным входом первого Э-триггера, счетный вход которого подключен к выходу второго одновибратора, а оба выхода раздельно соединены с первыми входами первого и второго элементов. И, вторые входы которых объединены и подключены к инверсному выходу триггера, а .выходы являются вторыми и третьими выходами блока, четвертый выход которого соединен с прямым выходом триггера и с входом элемента сброса и тактирования, первый выход которого соединен с входом сброса регистра и первым входом элемента ИЛИ, а второй - с входом инвертора, второго одновибратора, первым входом третьего элемента И и с пустым выходом блока, шестой выход которого соединен с прямым выходом первого Э-триггера и с информационным входом регистра, выход конца преобразования которого соединен с информационным входом второго П-триггера, счетный вход которого подключен к выходу инвертора, объединенного с первым входом четвертого элемента И с К-входом триггера, а выход является седьмым выходом блока, вторые вхбды третьего и четвертого элементов И и элемента ИЛИ объединены и подключены к выходу первого одновибратора, а их выходы соединены с Б-входом триггера, со счетным входом регистра и с К-входом второго Э-триггера соответственно.15802 б 0 тель В.СеменчукЛ.Сердокова Корректор М.Максимишине едактор С.Пекар Тираж 570 и комитета по изоб Москва, Ж, Ра тениям ственн 1130 кая наб оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, .1 Заказ 200 НИИПИ Го Соста Техре ноеи открытиям при ГЕНТ ССРд. 4/5