Преобразователь абсолютных приращений сопротивлений тензорезисторов в цифровой код

СООЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) (11) О ПИСАНИЕ ИЗОБР ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Т й ши ком)Ф 4 нен силиэфй металл088. 8) ргии Электроизмерифровым отсчетом детельство СССРК 27/00, 1980 2, Пре л и ч а ю ляемый бл б, разователь пщ и й с я темк компенсацииельно соединеля код-сопротвого сумматоршая декада пропротивления иыводу активногшая - к общеймежду собой п.1, о тчто управ выполнен из ных декад последов образова .многовхо причем с теля код ,второму тора, мл соединен пр ения а-вычи еобра ателвана к одклю тенрезис а точ их дешин сеОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЦТИ(54)(57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АБСОЛЮТНЫХ ПРИРАЩЕНИЙ СОПРОТИВЛЕНИЙ ТЕНЗОРЕЗИСТОРОВ В ЦИФРОВОЙ КОД, содержащий стабилизатор постоянного тока,выводы которого подключены к выводам активного и пассивного тензорезисторов соответственно, при этомдругой вывод пассивного тензорезистора через эталонный резистор подключен к общей шине, однополярный преобразователь напряжения в частотуследования импульсов, опорные входыкоторого подсоединены ко вторимвыводам активного и пассивного тензорезисторов соответственно, авыход одключен ко входу преобразовател частоты в цифровой код, выход которого соединен с одним из входов блока выдачи информации, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования разнополярных абсолютных приращений сопротивлений тензорезисторов, в неговведены управляемый блок компенсации, суммирующий усилитель с дискретно изменяемым коэффициентом передачи, блок поправки и блок управления, причем между вторым выводом ак-,тивного тензорезистора и общ ной включен управляемый блок пенсации, выход которого сое одним из входов суммирующего теля с дискретно изменяемым фициентом епачи, два других входа которог одключены к выводам стабилизатора постоянного тока соответственно, а выход - ко входу преобразователя напряжения в частоту, выход которого через блок поправки . подключен к поправочному входу управляемого блока компенсации, сигнальный вход которого подключен к выходу преобразователя частоты в цифровой код, который подключен ко входу блока выдачи информации, при этом управляющие входы суммирующего усилителя с дискретно изменяемым коэффициентом передачи, блока поправки и преобразователя частоты в ,цифровой код подключены к соответ- Фствующим выходам блока управления, а второй выход блока поправки подключен к управляющему входу управляемого блока компенсации и второмуоуправляющему входу суммирующего усилителя с дискретно изменяемым коэффициентом передачи.1132254 код. кад преобразователя код-сопротивления подключены к вычитающим входаммноговходового ,сумматора-вычитателя,к суммирующим входам которого подключены информационные выходы декад, первые управляющие входы которых соединеИзобретение относится к электроизмеритф 1 ьной технике и может быть использовано при построении преобразователей абсолютных приращений сопротивлений тензорезисторов в цифровой Известно устройство для преобра. зования абсолютного значения тензодат.10чика в цифровой код содержащее преобразователь абсолютного приращениятензорезистора в напряжение и цифровой измеритель напряжения 1,Недостатком этого устройства15является низкая точность, обусловленная существенным влиянием нестабиль"ности источника питания тензорезисторных датчиков.на результат измерения.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является20устройство для преобразования сопротивления тензорезистора в код, содержащее стабилизатор тока, два последовательно соединенных резистора,25общий вывод которых заэемлен, а кдругим выводам подключены соответ ственно активный и пассивный тензоре 1эисторы, интегратор с управляемымнаправлением интегрирования, выход которого соединен с одним из вхо З 0дов блока сравнения, второй входкоторого через ключи подключен кточкам соединения эталонных резисторов и тензорезисторов, а выход блокарравнения соединен с управляющими 35входами ключей и интегратора, а также преобразователи напряжения в час.тоту и частоты в цифровой код и блокйьдачи информации 2.Недостатком данного устройства 40является то, что точность преобразования определяется точностными характеристиками преобразователя абсолютного приращения сопротивления тензоны с выходом преобразователя частотыв цифровой код, а вторые вс первымвыходом блока поправки, второй выход которого подключен к управляющему входу многовходового сумматора-вычитателя. резистора в.частоту. Для повышения точности преобразования надо предъявлять жесткие требования к точности преобразования абсолютного приращения сопротивления тензорезистора в частоту, что сопряжено со значительными аппаратурными затратами.Целью изобретения является повышение точности преобразования разно- полярных абсолютных приращений сопротивлений тензорезисторов. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь абсолютных приращений сопротивлений тензорезисторов в цифровой код, содержащий стабилизатор постоянного тока, выводы которого подключены к выводам активного и пассивного тензорезисторов соответственно, при этом другой вывод пассивного тензорезистора через эталонный резистор подключен к общей щине, однополярный преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, опорные входы которого подсоединены ко вторым выводам активного и пассивного тензорезисторов соответственно, а выход подключен ко входу преобразователя частоты в цифровой код, выход которого соединен с одним из входов блока выачи информации, дополнительно введе управляемый блок компенсации, сумирующий усилитель с дискретно изменяемым коэффициентом передачи, блок поправки и блок управления, причем между вторым выводом активного тензорезистора и общей шиной включен управляемый блок компенсации, выход которого соединен с одним из входоц суммирующего усилителя с дискретно изменяемым коэффициентом передачи, два других входа которого подключены к выводам стабилизатора постоянного11322 3тока соответственно, а выход - ко входу преобразователя напряжения в частоту, выход которого через блок поправки подключен к поправочному входу управляемого блока компенсации, сигнальный вход которого подключен к выходу преобразователя частоты в цифровой код, который подключен ко входу блока выдачи ннформации,при этом управляющие входы суммирующего 10 усилителя с дискретно изменяемым коэффициентом передачи, блока поправ. ки н преобразователя частоты в цифровой код.подключены к соответствующим выходам блока упранления, а второй выход блока поправки подключен к управляющему входу управляемого блока ",омпенсации и второму управляющему входу суммирующего усилителя с дискретно изменяемым коэффициентом передачи. Кроме того, управляемый блок компенсации выполнен из последовательно соединенных декад преобразова 25 теля код - сопротивления и многовходо вого сумматора-вычитателя, причем старшая декада преобразователя код-, сопротивления подключена ко второму выводу активного тензорезистора, младшая - к общей шине, а точки соединения между собой соседних декад преобразователя код - сопротивления подключены к вычитаницим входам многовходового сумматора-вычитателя, к суммирующим входам которого 35 подключены информационные выходы. декад, первые управляющие входы кото.рых соединены с выходом преобразователя частоты в цифровой код, а вторые - с первым выходом блока поправ ки, второй выход которого подключен к управляющему входу сумматора-вычитателя.На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства. 45Устройство содержит стабилизатор 1 постоянного тока, один из выводов которого подключен к общей шине через последовательно соединенные активный тензорезистор 2 и управляе мый блок 3 компенсации, а другой - через последовательно соединенные пассивный тензорезистор 4 и эталонный резистор 5. Выход блока 3 компенсации подключен к одному иэ входов 5 суммирующего усилителя 6 с дискретно изменяемым коэффициентом передачи, два других входа которого подклю 54 4чены к соответствующим выходам стабилизатора 1 постоянного тока, а выход подключен к одному из входов преобразователя 7 напряжения в частоту следования импульсов, второй вход которого подключен к точке соединения тензорезистора 4 и эталонного резистора 5 третий - к точке соединения тензорезистора 2 и блока 3 компенсаций, а выход - к входам блока 8 поправки и преобразователя 9 частоты в цифровой код, выход которого подключен ко входу блока 10 выдачи информации и к сигнальному вхо-, ду блока 3 компенсации, При этом один из выходов блока 8 поправки подключен к управляющему входу блока компенсации, а второй выход - к управляющим входам блока 3 компенсации и суммирующего усилителя 6. Второй управляющий вход суммирующего усилителя, управляющие входы блока 8 поправки и преобразователя 9 частоты в код подключецы к соответствующим входам блока 11 управления.Управляемый блок 3 компенсации состоит из последовательно соединенных декад 12-14 преобразователя код-сопротивленйя, причем старшая декада 12 подключена ко второму выводу активного тензорезистора 2, младшая декада 14 - к общей шине, а точки соединения соседних декад подключены к вычитающим входам многовходового сумматора-вычитателя 15, к суммирующим входам которого подключены информационные выходы декад, первые управляющие входы которых соединены с выходом преобразователя 9 частоты в код, а вторые - с первым выходом блока 8 поправки, второй выход которого подключен к управляющему входу сумма 1 , тора-вычитателя 15. Устройство работает следукщим образом.Блок 11 управления выдает импульс сброса 1, для предварительной установки блока 8 поправки и.преобразователя 9 частоты в код в исходные состоянияДалее блок 11 управления выдает сдвинутые последовательно во времени импульсы Т Т, Т Т, Т, ,Тв течение йнтервала То происходйт определение знака абсолютного приращения"сопротивления тензорезис- тора, В течение интервалов Т 1, Т, Т происходит предварительная оценка1,2, Р-га разрядов измеряемого приращения сопротивления тензорезистора 1 Ь к .В течение интервалов Т 1 Т 12Т 11(,.11 осуществляется ввод поправки в 1,2, (Р) разрядах 5 преобразователя код-сопротивления. После окончания полного цикла измерения выдается разрешающий импульс для считывания информации в блок 10 выдачи информации. Далее, процесс 10 измерения повторяется аналогичным образом.В устройстве использован метод прямого уравновешивания с промежуточным частотным преобразователем и 15 последующим анализом с помощью частот" ных анализаторов.Для уменьшения требований к стабильности порогов срабатывания частотных анализаторов преобразовате ля 9 частоты в код введен блок 8 поправки, Поправка вводится в каждом оцениваемом разряде кроме последнего.Ток с выхода стабилизатора 1 тока создает падение напряжения на тензо резисторах 2 и 4 и резисторе 5 и сопротивлениях декад преобразователя код-сопротивления. Полярность указанных напряжений определяется направлением тока 3 .Преобразователь, 3окод-сопротивления представляет собой последовательное соединение (Р) декад, где Р - количество знаков отсчета, каждая из которых представляет последовательный десятичный делитель из 9 образцовых резисторов, вели чина каждого из которых для каждой декады определяется, как4,=11. К И)40 Выходное напряжение сумматора-вычитателя 15(1 ц, может быть представлено, как где 1 - коэффициент передачи сумматора-вычитателя 15,Следует указать что знак К мосв жет меняться (управляется с блока 8) в зависимости от знака абсолютного приращения сопротивления тензорезистора .а 1Сигнал на выходе суммирующего усилителя 6 представляется в видеЗ(и-ии .,где К в . коэффициент передачи усили 6теля 6.Изменением знака усиления сумматора.вычитателя 15 обеспечивается подачана преобразователь 7 напряжения вчастоту сигналов одной полярности.При этом на выходе преобразователя 7будет следующий сигналР Ь ( и-,Х ,.1. , И где 1 С-са Кб 11 НчКп - коэффициент передачи преобразователя напряжения в,час.тоту,Уравнение преобразования частоты в код в общем виде можно записать как, - весовой коэффициент 1 -йдекады.Общее. значение компенсирующего сопротивления 3 определяется вуммой сопротивлений 11(г) 50 гдето, (11 д(- 1 Я - компенсирующие со.- противления декад.Управление декадами преобразователя код-сопротивления производится по сигнальному входу с выхода преоб разователя 9 частоты в код, а по вторым управляющим входам декад вводится поправка из блока 8 поправки,ст (и Ф 1 сдс=1=Й К - дискретность набора частотосравниваемых элементов,"11 р - дискретность младшего разряда;11:1,2,3- номер сработавшего частотносравнивающего элемента-"0,5 - коэффициент снижения пороговых уровней настройки частотно-сравнивающих элементов1132254 где 1 п = 10 задаваемая минимальная. дола показанияпреобразования,максимальное значе"еоХ ние компенсирующегосопротивления,получим 7После преобразования, введя Ьйра Фъ) й) Р- е"кЬК,2: , п-ф1 +-( ) 8Иэ выражения (9) видно, что нестабкпьность тока,.1 не оказывает влияния на результат измерения, что повы. шает точность измерения.Кроме того, запитывая декады преобразователя код-сопротивления и измерительной цепи тензодатчиков от. одного источника питания, удаетсяповысить стабильность преобразования, 10 обеспечивая многоточечное подключение тензорезисторных датчиков, приэтом остаточные параметры ключей неоказывают влияния на точность измерения.1