Многоканальный преобразователь сопротивления тензорезисторов в код

СОЮЗ СООЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 1 В 270 ТЕНИ СТ госудАрственный комитет сссрпО делАм изОБРетений и Отнрытий ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВИД(56) Авторское свидетельство СССР514252, кл. С 01 К 27/00, 1974Авторское свидетельство СССР530446,кл, Н 03 К 13/02, 1974 (54)(57) 1. МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ ТЕНЗОРЕЗИСТОРОВ В КОД, содержащий источник постоянного тока, блок сравнения, блок управления и обработки информации, четыре ключа, и каналов, каждый из которых содержит полумост из тензорезисторов, три ключа, причем выход первого и вход второго ключей подключены к первой вершине питания полумоста из тензорезисторов, входы первых ключей каждого из каналов объединены, а также объединены выходы вторых ключей каждого из каналов и выходы третьих ключей, управляющие входы ключей каждого из каналов объединены и подключены соответственно к тактирующим выходам блока управления и обработки информации, ,о т л и ч а ю .щ и й с я тем, что, с целью повышения точности.преобразования разнополярных, абсолютных приращений сопротивлений тензорезисторов, в него введены многовходовой сумматор-интегратор, два элемента совпадения, триггер, полумост из образцовых резисторов, каждый из о каналов дополнен четвертым ключом, управляющий вход которого соединен с управляющими входами трех других ключей, выходсоединен с второй вершиной питания полумоста из тензорезисторови с входом третьего ключа, а входычетвертых ключей каждого из каналов объединены и подключены к второму выходу источника постоянноготока, к первому выходу которогоподключены объединенные входы пер-.вых ключей каждого из каналов,третьи вершины полумостов из тензорезисторов каждого из каналов иполумоста из образцовых резисторов объединены и подключены к общей ши не (корпусу), первая вершина питания полумоста из образцовых резисторов соединена с выходом пятого и входом шестого ключей, вторая вершина питания - с входомседьмого и выходом восьмого ключей, входы пятого и восьмого ключей соединены соответственно спервым и вторым выходами источникапостоянного тока, управляющие входыпятого и,восьмого ключей объединены и подключены к второму выходублока управления и обработки информации, который также соединен собъединенными вторыми входами элементов совпадения, управляющие входы.шестого и седьмого ключей соединенысоответственно с выходами первого ивторого элементов совпадения, первыевходы которых соединены соответственно с выходами триггера, первыйвход которого соединен с выходом .блока сравнения и с входом блока управления и обработки информации,а второй вход - с первым выходомблока управления и обработки инфор1190297 1 О 5 20 мации, третьи выходы которого являются выходами преобращователя, объединенные выходы вторых и. третьих ключей каждого иэ п каналов подключены соответственно к первому и третьему входам многовходового сумматора-интегратора, второй и четвертый входы которого соединены соответственно с выходами шестого и седьмого ключей, а вьмод соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с корпусом.2. Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что блок управления и обработки информации содержит генератор импульсов, выход которого соединен с входом ключа и через делитель частоты с одним иэ входов элемента совпадения, другой вход которого соединен с выходом второго триггера, а выход соединен с входом распределителя импульсов, 11 выхОдов которого. соЕдинены с входами .элемента сборки и тактирующими выходами блока управления и обработки информации, выход элемента сборки соединен с первым входом первого триггера, второй вход которого соединен с входом бло 1Иэобретение относится к иэмерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах и измерительных приборах.Цель изобретения - повышение точности преобразования раэнополярных абсолютных приращений сопротивлений тенэорещисторов.На фиг.1 показана блок-схема преобразователя; на фиг.2 - структурная схема блока управления и обработки информации, на фиг.З - временная, диаграмма работы преоб-. разователя. Иногоканальный преобразователь сопротивления тенэореэисторов (фиг.1) содержит п каналов, первый ищ которых содержит ключи 1-1 4-1, полумост 5-1 иэ тенэореэиска управления и обработки информации, а входы "Сброс" первого ивторого триггеров и счетчика импульсов соединены с выходом блока"Сброс", с входом первого ждущегомультивнбратора и с первым выходомблока управления и обработки информации, выход первого триггерасоединен со счетным входом второготриггера, с входом второго ждущегомультивибратора и с вторым выходомблока управления и обработки информации, выход первого ждущегомультивибратора через переключатель соединен с входом блока эапуска, выход которого соединен с входом "Запуск" второго триггера, выходвторого ждущего мультивибраторасоединен с входом блока "Сброс",выход первого триггера соединен суправляющими входами ключа и блокасчитывания информации, первый входкоторого соединен с выходом счетчи"ка импульсов, вход которого и второй вход блока считывания информации соединены с соответствующимивыходами ключа, а выходы блока считывания информации являются третьими выходами блока управления и обработки информации. 2торов с величинами (8, Ч) второй канал содержит ключи 1-24-2, полумост 5-2 иэ тенэореэисторов с величинами ( к ), Ь -ый канал содержит ключи 1-П4-п, полу- мост 5- й из тенэсреэисторов с величинами ( Р, 1 ), источник 6 постоянного тока, полумост 7 иэ образцовых резисторов с величинами ( 11 11 ), ключи 8-11, многовходовой сумматор-интегратор 12, .блок 13 сравнения, триггер 14, элементы 15 и 16 совпадения, блок 17 управления и обработки .информации, причем управляющие входы ключей 1-1, ,4-1 соединены с первым тактирующим выходом блока 17, управляющие входы ключей 1-2,.., 4-2 - с вторйм тактирующим выходом блока 17, управляющие входы ключей 1-О4- И с и -ым тактирующим1190297 4сигналу сброса, формируемому навыходе блока 31, триггер 14, триггеры 26 и 27 устанавливаются внулевые состояния.Далее, через интервал 1 р(фиг.3.12), формируемый ждущиммультивибратором 29, при замкнутомположении переключателя 32 "АВТ" свыхода блока 28 запуска на раздель 1 О ный вход триггера 27 поступаетимпульс запуска (фиг.3.1) который перебрасывает его в состояние "1" (фиг.3.2).На один из входов элемента 23совпадения поступает сигнал с выхода генератора 18 импульсов последелителя 19. На другой вход элемента 23 поступает сигнал с выходатриггера 27. При перебросе тригге 0 ра 27 в состояние "1" (фиг.3.2),начиная с момента о на вход рас)пределителя,24 с выхода элемента23 начинают поступать импульсы. Распределитель 24 вьщает последовательно во времени импульсы длительностьюТо 1 То,Т,(фиг.3.3 и 3.5)которые и поступают на тактирующиевыходы блока 17, сигналы с которыхпоступают последовательно во времени на управляющие входы ключей1-1 1-и и 4-14- и соответствующих каналов.В течение калиброванных интерва+лов времени То 1 ТоъТо 1 .осуществляется заряд многовходовогосумматора-интегратора 12 разностнымсигналом, пропорциональным абсолютному приращению сопротивлений тензорезисторов в каждом из каналов.Состояние триггера 27 зависит от полярности выходного напряжения сумматора-интегратора 12 и соответственнознака абсолютного приращения сопротивления тензорезисторов в каждомиз каналов.Рассмотрим процесс измерения впервом канале. Начиная с момента 1(фиг, 3,7) сигналы на выходах триггера 27 устанавливаются в зависимости от состояния блока 13 сравнения. Пусть в первом канале имеется положительный знак приращенияьй т.е. под действием усилий сопротивление одного из активных тензорезисторов 1, изменяется на величину А Й выходом блока 17, входы ключей 8, 1-1, 1-2 1- И объединены и подключены к первому выходу источника 6, к второму выходу которого подключены объединенные входы ключей 9, 4-1, 4-24- и управляю-щие входы ключей 8 и 9 соединены с вторым выходом блока 17 и с объединенными вторыми входами элементов 15 и 16, управляющие входы ключей 10 и 11 соединены соответственно с выходами элементов 16 и 15, выход сумматора-интегратора 12 через блок 13 соединен с входом блока 17 и с первым входом триггера 14, второй вход которого соединен с первым выходом блока 17 управления и обработки информации, а выходы соединены соответственно с первыми входами элементов 15 и 16, объеди ненные выходы ключей 2-1, 2-2.2-и и 3-13-2 З-О подключены соответственно к первому и третьему входам сумматора-интегратора 12, второй и четвертый вход кото рого соединены соответственно с выходами ключей 10 и 11.Блок 17 управления и обработки информации (фиг,2) содержит генератор 18 импульсов, делитель 19 . з частоты, ключ 20, счетчик 21блок 22 считывания информации, элемент 23 совпадения, распределитель 24 импульсов, элемент 25 сборки, триггеры 26 и 27, блок 28 запуска, ждущие мультивибраторы 29 и35 30, блок 31 "Сброс", переключатель 32 "АВТ".Многоканальный преобразова-. тель работает следующим образом.40Блок 17 управления и обработки информации вьщает последовательность тактирующих импульсов длительностью ТоТог,То (фиг. 3.3 и 3,5), предназначенных45 для поочередного подключения вершин полумостов 5-1,.;.,5- п тензорезисторов к источнику 6 постоянного тока и одновременно к входам сумматора-интегратора 12. Импульсы дли 50тельностью ТХ, Тхг.Тх и Ука заны на фиг. 3.9, импульс сбросана фиг. 3.12. Запуск устройства может осуществляться вручную или автомати чески. Тогда переключатель 32 "АВТ" будет находиться в замкнутом состоянии. Перед началом измерения по Пусть в исходном состоянии сопротивления тензорезисторов равны, 11902971 г Яг " Яо, Тогдас приходом первого тактирующего им".пульса Т 1 (фиг. 3.3) на управляющие входы ключей 1-1 и 4-1 в первомканале обеспечивается подача напервый и третий входы многовходового сумматора-интегратора 12 соответственно сигналов а" = о( "о ф ь. и оЯ ОЯоВ течение интервала То 1ходит заряд сумматора-интегратора 12,На фиг. 3,7 этому процессу соответствует кривая АВ,Выходное напряжение сумматораинтегратора 12 будетгц,1 дРфй 1 ррЛ л 3где 1 - - время заряда, равноеТо Тог. ."Топ- постоянная сумматораинтегратора 12.Пусть прй положительном знаке приращения .Ьна выходе блока 13 сравнения устанавливается такой сигнал, который вызывает опрокидывание тригге 1 з 14 в состояние "1", с выходов которого снимаются сигналы (фиг. 3,13 и 3.14)К моменту 1 прекращается заряд сумматора-интегратора 12 (фиг. 3.7). Формирование импульса разряда Т, происходит следующим образом. На вход элемента 25 сборки поступают тактирующие импульсы. Так, в первом канале после завершения первого тактирующего импульса по его заднему фронту (фиг. 3,8) происходит опрокидывание триггера 26 в состояние "1" (фиг. 3.15), В результате с второго выхода блока 17 начинает поступать сигнал "1" на управляющие входы ключей 8 и 9 (фиг. 3.9) полу- моста 7 из образцовых резисторов с величинами ( 8 8). При этом обеспечивается подключение полумоста 7 к источнику 6. Одновременно сигнал с второго выхода блока 17 (фиг. 3,9) поступает на объединенные входы элементов,15 и 16 совпадений, на другие входы которых поступают сигналы с выходов триггера 14 (фиг. 3,13 и 3.14).. В зависимости от полярности абсолютного приращения й 1 обеспечи(3) ПЯТ,т,о 25Измерение интервала времени Тосуществляется счетным методом путем заполнения интервала Т 11,. импульсами калиброванной частоты с выхода генератора 18 через ключ 20 в счетчик 21:(5) Т ьР То т, Я,т,35 где й, - число импульсов в счетчике21, пропорциональное ьЯ,Тз - период генератора 18.40В течение момента 1, (фиг. 3.11),формируемого ждущим мультивибратором 30, осуществляется считываниекодовой информации в первом каналена вход ЗВИ через блок 22.По заднему фронту импульса 1 сблок 31 "Сброс" осуществляет установку всех триггеров в начальноесостояние в течение интервала 1 св(фиг, 3,12), формируемогождущиммультивибратором 29,После окончания сброса осуществляется формирование блоком 28 импульса запуска (фиг. 3.1).Дальнейший процесс измерения55 абсолютных приращений сопротивлений тензорезнсторов в остальныхканалах происходит аналогичным образом вается подключение через ключи 10и 11 напряжений 10 й или -10 Р квторому и четвертому входам сумматора-интегратора 12. Так, при положительном приращении 68, в момент г выхода элемента 15 совпадения появляется сигнал "1" (фиг. 3,14),который вызывает открывание ключа 1 О 11 и подачу на четвертый вход сумматора-интегратора 12 сигнала -3 Ко,В течение интервала 1 г 13 осуще"ствляется разряд сумматора-интегратора 12 (фиг. 3,7, кривая ВС).Цля 15 этого процесса справедливо следующеевыражение:ЕОоЯОПодставляя значение Ч из выражения (1) в выражение (2), учитывая,что интервал.1 1 - 1 равен Т дляпервого канала получим7Однако при отрицательном знаке абсолютного приращения - й 8 (например, во втором канале) в момент(фиг. 3.7) с выхода элемента 16 совпадения снимается уже сигнал "1", который вызывает открывание ключа 1 О и подачу на второй вход многовходового сумматора-интегратора 12 напряжения ф 3, Н, 1190297 8В течение интервалаф (фиг3.7) осуществляется разряд сумматора-интегратора 12. Выходной сигнал преобразователя, несущий информацию о величине абсолютного приращения Е Й снимается с. блока 17, а знак абсолютного приращения сопротивления тензорезисторов определяется посигналу свыхода триггера 14,1190297 наКорректор оставитель Л. Фоехред М. Гергель едактор Н. Данкул Гири аз 6974/4 иал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектна Тираж 747 НИИПИ Государств по делам изобр 35, Москва, ЖПодписноеного комитета СССРений и открытийРаушская наб д. 4/5