SU684326A1 - Цифровое тензометрическое устройство - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области весоизмерительной техники. Известны устройства l, содержащие тенэометрические датчикн, нульорган г аналого-цифровой компенсатор, сумматор и управл ющее устройство. Однако эти устройства обладёшзт низкой точностью измерени . Нгтболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устройство 2, содержащее тензометрические датчики, нуль-орган, состо  щий из дифференцигшьного сравнивающе го устройства, операционного усилите л  и конденсатора, аналого-цифровой компенсатор, источник переменного напр жени  и схему управлени . Известное устройство не обеспечив ет достаточную точность измерени  из за наличи  реактивных элементов в нуль-органе, обуславливающих накопление посто нной составл ющей сигнала при перегрузке. Целью изобретени   вл етс  повыше ние точности измерени  и упрощение устройства. Эта цель достигаетс  тем, что нул орган снабжен мостом ключей, выполне ных на транзисторах с изолированными затворами, к одной из диагоналей которого подключены входы операционного усилител , к другой - выход дифференциального сравнивающего устройства и конденсатор, а затворы транзисторов противоположных плеч моста объединены попарно и подключены к схеме управлени . Изобретение по сн етс  чертежом, где на фиг. 1 изображена структурно-принципиальна  схема устройства, а на фиг. 2 - графики, по сн ющие .работу устройства. Цифровое тензометрическое устройство содержит мост ключей 1, выполненных на транзисторах, например полевых , с изoлиpoвaнны ш затворами, к одной из диагоналей которого подсоединены входы операционного усилител  2, а к другой - выход дифференциального сравнивающего устройства 3 и конденсатор 4, затворы транзисторов противоположных плеч объединены попарно и подключены к схеме управлени  5, выход которой соединен со входом автокомпенсатора бис одним КЗ входов анализатора полезного сигнала 7. Другой вход анализатора соединен с выходом операционного усилител  2, а его выход подключен к автокомпенсатору 6. Входы дифференциального сравнивающего устройства 3 соединены с автокомпенсатором 6 и тензометрическими датчиками 8. Схема управлени  5, автокомпенсатор 6 и тенэометрические датчики 8 подключены к источнику питани  несущей частоты 94

Работа цифрового тенэометрическсго устройства осуществл етс  следующим образом. Сигнал тенэометрических датчиков 8 1) (фиг.2, строка 1) поступает на неинвертирующий вход {+) дифференциального сравнивающего устройства 3. На инвертирующий вход (-) дифференциального сравнивеиощего устройства 3 поступает компенсирующе напр жение с линейно-декодирующего преобразовател  автокомпенсатора 6, амплитуда которого измен етс  ступен ми по определенному закону, например , в коде 2-4-2-1. Кажда  ступень компенсирующего напр жени  содержит 4 периода синусоиды несущей частоты. При этом возможны следующие два режима: перекомпенсаци , когда компенсирующее напр жениеи,.5 , и недокомпенсаци , .если и, Uy . На фиг. 2 представлены графики, по сн ющие эти режимы. В зависимости от того, где больше сигнал-на инвертирующем входе (-) или на неинвертирующем входе (+), дифференциальное сравнивающее устройство 3 выдает на входе разность сигналов одной фазы ( Uet ) или другой (Up ). Таким образом, при сигнал на выходе ) Up, j , (фиг.2, строка 3, перекомпенсаци ), а при IU,{j| I сигнал на выходе |Up} Ци гМОтд (фиг.2, строка 3, недокомпенсаци ),

Следовательно, сигналы U и L имеют разные фазы, что изобрайсено на фиг.2, строка 3. На выходе дифференциального сравнивающего устройства 3 кроме Up, и Up2 имеетс  посто нна  составл юща  (смещение нул  этого устройства, дрейф его во времени ) - напр жение UQ. С учетом вышеизложенного , при перекомпенсации присутствует напр жение Upj +Uo и при недокомпенсации - Up, +Uo (фиг. 2, строка 3).

На. затворы транзисторов 1 со схемы управлени  5 поступают управл ющи сигналы (фиг. 2, строка 4) и Uynpz (фиг.2, строка 5) открывает одну пару транзисторов противоположных плеч моста Г, а и праОткрывает другую ; пару транзисторов. Так как Uynpi Uynpz перекрывс1ютс  во времени, что происходит в области перехода через нуль синусоиды несущей частоты, то существует врем  t, когда все ключи открыты. В это врем  (Ц) конденсато 4 подсоединен к выходу дифференциального сравнивающего устройства 3 и зар жаетс  до напр жени  U (фиг.2, строка 6) . В течение времени t,/

когда сигналы и перекрываютс  во времени, на один вход операционного усилител  2 поступает сигнал Up, 4 DO, а на другой U - напр жение , которое запомнилось на конденсаторе в интервале времени t, . Операцирнный усилитель 2 срабатывает от разности этих сигналов, поскольку они поступают на разные входы (инвертирующий и неинвертируюший), т.е.

1 (Upi + Uo) - и Up,

Напр жение U на конденсаторе 4 незначительно отличаетс  от UQ (это различие зависит от соотношени  емкости конденсатора, выходного сопротивлени  дифференциального сравниваиощего устройства 3, входного сопротивлени  операционного усилител  2 и от времени t, и t2), что видно на фиг.2, строка 6.

Ансшогично происходит процесс вычитани  UJ из Upj + Uo, т.е.

Дг (Up2 + Uo) - 4i ft Upi

Поскольку пары транзисторов противоположных плеч моста открываютс  поочередно за врем  tg, то операционный усилитель 2 приобретает фазочувствительные свойства, т.е. дл  сигнала Upt , который имеет определенную фазу на выходе операционного усилител  2 имеем последовательность положительных импульсов и (фиг.2, строка 7,

перекомпенсаци ), дл  сигнала Up, который имеет другую фазу, на выходе операционного усилител  2 имеем отрицательную последовательность импульсов if (фиг.2, строка 7) недокомпенсаци . Каждый импульс из U или Оц представл ет собой результат сравнени  UT д с и, и и,,2 в каждый полупериод синусоиды несущей частоты.

Сигналы и и и поступают в анализатор полезного сигнала 7, где производитс  количественна  и качественна  оценка этих сигналов за врем  включени  одной ступени линейно-декодирующего преобразовател  автокомпенсатора 6 (8 полупериодов). Количественна  оценка в анализаторе полезного сигнала 5 производитс  путем подсчета импульсов Un или Uj,, качественна  оценка производитс  стробированием импульсов Оп или и„ в моменты tj перехода их через максимумы синусоиды несущей частоты. Роль анализатора полезного сигнала 7 возрастает в случае когда Up, или Up2 соизмеримы с уровнем шума в тракте нуль-орган.

Claims (2)

1. В этом случае возможно даже пропадание некоторых импульсов Uf, или Uj либо по вление вместо них импульсов , сдвинутых относительно максимума синусоиды несущей частоты. Задава . в первом случае количество достоверных импульсов (например, при подсчете 5-ти импульсов из 8-ми), а во втором интервале срабатывани  t, получаем возможность выделени  на фоне шумов и наводок полезных сигналов сравнени  Un или V и, следовательно , более точного сравнени  напр жени  с компенсирующим напр  жением. Дл  нормальной работы ключей на их подложки необходимо подат положительное напр жение . В ка честве источника несущей частоты 9 используетс  промышленна  сеть 50 Гц Питание тензодатчиков 8, схемы управлени  5 и линейно-декодируютег преобразовател  автокомпенсатора б производитс  одним и тем же синусоидсшьным напр жением, что позволит упростить работу прибора, так как процессы сравнени  и управлени  синхронизированы с частотой 50 Гц (временные соотношени  показаны на фиг. вертиКс1льными штриховыми лини ми) . В результате функциональные узлы схемы управлени  5  вл ютс  существ но более простыми по сравнению с из вестнь ми. Формула изобретени  Цифровое тензометрическое устрой ство, содержащее тензЬметрические датчики, нуль-орган, состо щий из дифференциашьного сравнивгиощего устройства , опаргщионного усилител  и конденсатора, аналого-цифровой компенсатор , источник переменного напр жени  и схему управлени , отличающеес  тем, , с целью повышени  точности измерени  и упрощени  устройства, нуль-орган снабжен мостом ключей, выполненных на транзисторах с изолированными затворгичи, к одной из диагоналей которого подключены входы операционного усилител , к другой - выход дифференциального сравнивающего устройства и конденсатор , а затворы транзисторов противоположных плеч моста объединены попарно и подключены к схеме управлени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство №316940, кл. G 01 G 23/36, 1969.
2. 2.Авторское свидетельство №358626, кл. G 01 G 23/36, 1971, (прототип).

   иг2

   Недокомп емса ци 

   - t

   JH