Преобразователь изменения сопротивления резистивных датчиков в электрический сигнал

Изобретение относится к измерительной технике. Технический результат изобретения - повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей. Сущность: потенциальными линиями вход программируемого коммутатора потенциальных линий подключен к резистивному датчику. Управляющий вход программируемого коммутатора потенциальных линий подключен к первому входу устройства управления, а его выход - к входу инструментального усилителя, опорный вход которого соединен с выходным контактом первого двухпозиционного переключателя, один вход которого соединен с общей шиной, а второй вход - с выходом программируемого делителя. Управляющий контакт первого двухпозиционного переключателя соединен с вторым входом устройства управления, а выход инструментального усилителя соединен с входом усилителя, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, его выход - с входом регистратора. Источник тока состоит из источника опорного напряжения, выход которого соединен с входом программируемого модулятора напряжения и неинвертирующим входом операционного усилителя. Инвертирующий вход операционного усилителя соединен с номинальным резистором и последовательно соединенными выходным контактом второго двухпозиционного переключателя и первым входом блока двухпозиционных переключателей. Второй конец номинального резистора соединен с общей шиной. Выход операционного усилителя соединен с входом второго двухпозиционного переключателя. Второй вход второго двухпозиционного переключателя соединен с вторым входом блока двухпозиционных переключателей. Управляющий вход второго двухпозиционного переключателя соединен с третьим входом устройства управления. Управляющий вход блока двухпозиционных переключателей соединен с четвертым входом устройства управления. Первый и второй выходы блока двухпозиционных переключателей соединены с токовыми линиями. Вход программируемого делителя соединен с выходом программируемого модулятора напряжения, управляющий вход которого соединен с пятым входом устройства управления. Управляющий вход программируемого делителя соединен с шестым входом устройства управления. 8 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для преобразования неэлектрических величин в электрический сигнал, в частности, для измерения изменений сопротивлений датчиков резистивного типа.

Известен многоканальный преобразователь изменения сопротивления в электрический сигнал (А.с. №815677, МКИ 3 G 01 R 27/00, БИ №11, 1981 г.), содержащий в каждом из N каналов пару последовательно соединенных резистивных датчиков, источник питания датчиков, операционный усилитель, три коммутатора каналов, через первый из которых точки соединения резистивных датчиков между собой подключены к неинвертирующему входу операционного усилителя, вторые выводы одного из датчиков каждого канала подключены с помощью второго коммутатора каналов к входному резистору, соединенному с инвертирующим входом операционного усилителя, и с помощью третьего коммутатора - к выходу источника питания резистивных датчиков. Кроме того, в него введены второй операционный усилитель, четвертый и пятый коммутаторы каналов, при этом точки соединения резистивных датчиков между собой через первый коммутатор каналов подключены к инвертирующему входу первого операционного усилителя, вторые выводы одного из датчиков каждого канала через второй коммутатор каналов подключены к инвертирующему входу второго операционного усилителя и через третий коммутатор каналов - к выходу второго операционного усилителя, а вторые выводы другого датчика каждого канала через четвертый коммутатор каналов подключены к выходу первого операционного усилителя и через пятый коммутатор каналов - к выходной клемме преобразователя, неинвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с выходом источника питания датчиков, а неинвертирующий вход второго операционного усилителя - с другим выходом источника питания датчиков.

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения и ограниченные функциональные возможности. Низкая точность преобразователя вызвана тем, что сопротивления ключей коммутаторов 4, 5, 6 и сопротивления соединительных проводов входят в сопротивление резистивного датчика. Это увеличивает абсолютную составляющую погрешности измерения. Кроме того, однополярное питание, используемое в предлагаемом устройстве, не позволяет компенсировать синфазную составляющую в сигнале и приводит к саморазогреву датчика, что также приводит к дополнительным погрешностям. Данное устройство обладает ограниченными функциональными возможностями, поскольку позволяет работать только в режиме одиночного резистивного датчика.

Наиболее близким по технической сущности является полумостовой измеритель сопротивлений (его варианты) (А.с. №1196773, G 01 R 17/02, БИ №45, 1985 г.), содержащий источник питания, первый выход которого соединен с общей шиной, полумост из последовательно соединенных первого и второго резисторов, первую выходную клемму, соединенную с общими выводами резисторов полумоста, вторую выходную клемму, соединенную с общей шиной, операционный усилитель, выход и инвертирующий вход которого соединены с вторым выводом первого резистора полумоста. Кроме того, в него введен инвертирующий масштабный усилитель, а источник питания выполнен в виде источника тока, второй выход которого соединен с вторым выводом второго резистора полумоста и входом инвертирующего масштабного усилителя, выход которого соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, а коэффициент передачи инвертирующего масштабного усилителя равен отношению номинального сопротивления первого резистора полумоста к номинальному сопротивлению второго резистора полумоста.

Полумостовой измеритель сопротивлений, содержащий источник питания, первый выход которого соединен с общей шиной, полумост из последовательно соединенных первого и второго резисторов, первую выходную клемму, соединенную с общими выводами резисторов полумоста, вторую выходную клемму, соединенную с общей шиной, операционный усилитель, выход которого соединен с вторым выводом первого резистора полумоста. Кроме того, в него введен инвертирующий масштабный усилитель, а источник питания выполнен в виде источника тока, второй выход которого соединен с вторым выводом второго резистора полумоста и инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с выходом инвертирующего масштабного усилителя, вход которого соединен с вторым выводом первого резистора полумоста, а коэффициент передачи инвертирующего масштабного усилителя равен отношению номинального сопротивления второго резистора полумоста к номинальному сопротивлению первого резистора полумоста.

Однако данное устройство обладает ограниченными функциональными возможностями, поскольку позволяет проводить измерение только по полумостовой схеме. В данном устройстве нельзя проводить измерение для схем «мост», «1/4 мост». Кроме того, данное устройство обладает низким быстродействием, поскольку из-за переходных процессов, возникающих из-за распределенных емкостей и индуктивностей на подводящих проводах, масштабный усилитель входит в режим насыщения, ограничивая при этом быстродействие устройства.

Техническая задача, решаемая в предлагаемом преобразователе изменения сопротивления резистивных датчиков в электрический сигнал, заключается в расширении его функциональных возможностей и повышении быстродействия.

Поставленная задача решается за счет того, что преобразователь изменения сопротивления резистивных датчиков в электрический сигнал содержит резистивные датчики, токовые и потенциальные линии, источник тока питания датчиков, операционный усилитель, общую шину. Кроме того, модулятор напряжения, делитель напряжения и коммутатор потенциальных линий являются программируемыми. Потенциальными линиями вход программируемого коммутатора потенциальных линий подключен к резистивному датчику (мосту или одиночному датчику), управляющий вход программируемого коммутатора потенциальных линий подключен к первому входу устройства управления, а его выход - к входу инструментального усилителя, опорный вход которого соединен с выходным контактом первого двухпозиционного переключателя, один вход которого соединен с общей шиной, а второй вход - с выходом программируемого делителя, а управляющий контакт первого двухпозиционного переключателя соединен с вторым входом устройства управления. Выход инструментального усилителя соединен с входом усилителя, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, его выход - с входом регистратора. Источник тока состоит из источника опорного напряжения, выход которого соединен с входом программируемого модулятора напряжения и неинвертирующим входом операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с номинальным резистором и последовательно соединенными выходным контактом второго двухпозиционного переключателя и первым входом блока двухпозиционных переключателей. Второй конец номинального резистора соединен с общей шиной. Выход операционного усилителя соединен с входом второго двухпозиционного переключателя. Второй вход второго двухпозиционного переключателя соединен с вторым входом блока двухпозиционных переключателей, а управляющий вход второго двухпозиционного переключателя соединен с третьим входом устройства управления. Управляющий вход блока двухпозиционных переключателей соединен с четвертым входом устройства управления, а первый и второй выходы блока двухпозиционных переключателей соединены с токовыми линиями. Вход программируемого делителя соединен с выходом программируемого модулятора напряжения, управляющий вход которого соединен с пятым входом устройства управления, а управляющий вход программируемого делителя соединен с шестым входом устройства управления.

Предлагаемый преобразователь изменения сопротивления резистивных датчиков в электрический сигнал (по сравнению с существующими преобразователями) позволяет повысить быстродействие. Это достигается за счет введения в схему программируемого коммутатора потенциальных линий. Если подавать сигнал с потенциальных линий непосредственно на инструментальный усилитель, то за счет переходных процессов в потенциальных линиях инструментальный усилитель будет входить в режим глубокого насыщения. Выход из режима насыщения (в зависимости от типа усилителя) может составлять десятки микросекунд, что является причиной снижения быстродействия устройства. Программируемый коммутатор потенциальных линий подключает потенциальные линии только после окончания переходных процессов, обеспечивая тем самым линейный режим работы инструментального усилителя и высокое быстродействие.

Двухполярное питание измерительной схемы позволяет исключить синфазную составляющую в сигнале, "понизить температурный разогрев, тем самым уменьшить погрешность измерения. Кроме того, предлагаемое устройство обладает более широкими функциональными возможностями, поскольку может работать при включении датчиков по схемам «1/4 мост», «мост».

На фиг.1 приведена функциональная схема преобразователя изменения сопротивления резистивных датчиков в электрический сигнал. На фиг.2 показаны временные диаграммы, поясняющие работу устройства. На фиг.3 показана схема программируемого делителя (8). На фиг.4 приведена схема блока четырех двухпозиционных ключей (19). На фиг.5 показана схема программируемого модулятора напряжения (7). На фиг.6 изображена схема программируемого коммутатора потенциальных линий (9). На фиг.7 приведены временные диаграммы работы программируемого коммутатора потенциальных линий. На фиг.8 показан переходный процесс на одиночном тензодатчике.

Преобразователь изменения сопротивления резистивных датчиков в электрический сигнал (фиг.1) содержит:

1 - резистивные датчики;

2 - токовые линии;

3 - потенциальные линии;

4 - источник тока питания датчиков;

5 - операционный усилитель;

6 - общая шина;

7 - программируемый модулятор напряжения;

8 - программируемый делитель;

9 - программируемый коммутатор потенциальных линий;

10 - устройство управления;

11 - инструментальный усилитель;

12 - первый двухпозиционный ключ;

13 - усилитель;

14 - аналого-цифровой преобразователь;

15 - регистратор;

16 - источник опорного напряжения;

17 - номинальный резистор;

18 - второй двухпозиционный ключ;

19 - блок, состоящий из четырех двухпозиционных ключей.

Практическая реализация предлагаемой схемы выполняется по известным схемам с использованием следующих компонентов.

1. Схема программируемого делителя приведена в книге (Гутников B.C. Интегральная электроника в измерительных устройствах - Л.: Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1988, с.233, рис.9.3).

2. Информация об источнике опорного напряжения REF 198 и инструментальном усилителе типа INA 114BU находится на официальных сайтах фирм Analog Devices и Burr-Brown (www.moto.com: фирмы AL-TERA - www.altera.com): фирмы Analog Devices - www.ad.com).

3. Устройство управления выполнено на программируемых логических интегральных схемах ПЛИС EPF10K10TC.

4. Аналого-цифровой преобразователь выполнен на микросхеме AD9220.

5. В состав модулятора напряжения входит инструментальный усилитель INA 114 BU, включенный по схеме инвертора, и двухпозиционный ключ ADG 419.

Преобразователь изменения сопротивления резистивных датчиков в электрический сигнал, содержащий резистивные датчики 1, токовые 2 и потенциальные 3 линии, источник тока питания датчиков 4, операционный усилитель 5, общую шину 6. Кроме того, в преобразователе модулятор напряжения 7, делитель напряжения 8 и коммутатор потенциальных линий 9 являются программируемыми. Потенциальными линиями 3 вход программируемого коммутатора потенциальных линий 9 подключен к резистивному датчику 1 (мосту или одиночному датчику), управляющий вход программируемого коммутатора потенциальных линий 9 подключен к первому входу устройства управления 10, а его выход - к входу инструментального усилителя 11, опорный вход которого соединен с выходным контактом первого двухпозиционного переключателя 12, один из входов которого соединен с общей шиной 6, а второй вход - с выходом программируемого делителя 8, а управляющий контакт первого двухпозиционного переключателя 12 соединен с вторым входом устройства управления 10, выход инструментального усилителя 11 соединен с входом усилителя 13, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 14, а его выход - с входом регистратора 15, а источник тока 4, состоящий из источника опорного напряжения 16, выход которого соединен с входом программируемого модулятора напряжения 7 и неинвертирующим входом операционного усилителя 5, инвертирующий вход которого соединен с номинальным резистором 17 и последовательно соединенными выходным контактом второго двухпозиционного переключателя 18 и первым входом блока двухпозиционных переключателей 19, второй конец номинального резистора 17 соединен с общей шиной 6, а выход операционного усилителя 5 соединен с входом второго двухпозиционного переключателя 18, второй вход второго двухпозиционного переключателя 18 соединен с вторым входом блока двухпозиционных переключателей 19, а управляющий вход второго двухпозиционного переключателя 18 соединен с третьим входом устройства управления 10, управляющий вход блока двухпозиционных переключателей 19 соединен с четвертым входом устройства управления 10, а первый и второй выходы блока двухпозиционных переключателей 19 соединены с токовыми линиями 2, вход программируемого делителя 8 соединен с выходом программируемого модулятора напряжения 7, управляющий вход которого соединен с пятым входом устройства управления 10, а управляющий вход программируемого делителя 8 соединен с шестым входом устройства управления 10.

Устройство работает следующим образом.

На фиг.1 показана функциональная схема преобразователя изменения сопротивления резистивных датчиков в электрический сигнал. На фиг.2 показаны временные диаграммы работы преобразователя. Процесс измерения значения информативного параметра датчика (сопротивления одиночного резистивого датчика, напряжения разбаланса тензомоста) подразделяется на три момента времени. Первый момент времени соответствует операции «измерение+». Второй момент времени соответствует операции «измерение-», а третий момент времени - операции «измерение 0». Источник опорного напряжения 16 формирует на выходе прецизионное опорное напряжение величиной 4,096 В. Опорное напряжение поступает на вход быстродействующего прецизионного операционного усилителя 5 и на вход программируемого модулятора напряжения 7. Принцип работы источника тока основан на отслеживании постоянного значения напряжения на высокоточном эталонном резисторе 17 (Rном).

Измерение начинается с операции «измерение+». При этом блок 19, состоящий из четырех двухпозиционных ключей, переключается в режим посылки тока в линию. Причем обеспечивается направление тока от токовой линии тл1 к линии тл2. При протекании через датчик (одиночный резистор сопротивления или мост) на потенциальных линиях пл1 и пл2 возникает разность потенциалов, пропорциональная значению сопротивления одиночного резистивного датчика или значению напряжения разбаланса моста. Программируемый модулятор напряжения 7 в момент времени «измерение+» выдает на вход программируемого делителя 8 положительное значение опорного напряжения, а на его выходе выставляется значение напряжения, соответствующее падению напряжения на датчике с номинальным сопротивлением при протекании через него тока 20 мА. Так, например, для измерения сопротивления одиночного резистивного датчика номиналом 100 Ом на выходе программируемого делителя 8 по сигналу с устройства управления 10 выставляется значение напряжения, равное -2,048 В. Расчет напряжения на выходе программируемого делителя 8 осуществляется по формуле:

где n - код номинала одиночного резистивного датчика, который рассчитывается как

Схема программируемого делителя 8 приведена в книге (Гутников B.C. Интегральная электроника в измерительных устройствах. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1988. - 304 с., на с.233, рис.9.3). На фиг.3 приведена схема программируемого делителя 8 (фиг.1). Программируемый делитель 8 построен на восьмиразрядном цифроаналоговом преобразователе. В данном цифро-аналоговом преобразователе используется резисторная сетка R-2R. Питание сетки осуществляется с выхода программируемого модулятора. При этом вырабатываются двоично взвешенные токи. С выхода цифроаналогового преобразователя получаем два тока I1, I2. Ток I1 изменяется пропорционально управляющему коду N, поступающему на цифровой вход цифроаналогового преобразователя. Ток I2 является дополняющим и определяется как I2=I0-I1.

Ток (где R0 - общее сопротивление матрицы). Ток I1 пропорционален поступающему коду N. Выходное напряжение цифроаналогового преобразователя снимается с выхода дополнительного усилителя А1(фиг.3) и находится как

Uвых=-Uвх·n/Nмакс,

где Nmax=255 - восьмиразрядный код цифроаналогового преобразователя.

На фиг.4 приведена схема блока, состоящего из четырех двухпозиционных ключей (обозначен цифрой 19 на фиг.1). Сигнал с выхода источника опорного напряжения 16 поступает на положительный вход операционного усилителя 5. В момент времени, соответствующий выполнению операции «измерение+», с устройства управления 10 поступает управляющий сигнал на второй двухпозиционный ключ 18 и переводит его в положение 1. Одновременно с устройства управления 10 поступает сигнал на управляющие входы ключей 20 и 23 блока 19, состоящего из четырех двухпозиционных ключей, который переводит их в замкнутое состояние. В результате этого на резистивном датчике 1 появляется положительная полуволна питающего тока. В момент времени, соответствующий выполнению операции «измерение-», с устройства управления 10 поступает управляющий сигнал на второй двухпозиционный ключ 18, который оставляет его в положении 1. Одновременно с устройства управления 10 поступает сигнал на управляющие входы ключей 21, 22 блока 19, который переводит их в замкнутое положение. В результате этого на резистивном датчике 1 появляется отрицательная полуволна питающего тока. В момент времени, соответствующий выполнению операции «измерение 0», с устройства управления 10 поступает управляющий сигнал на второй двухпозиционный ключ 18, который переводит его в положение 2. Одновременно с устройства управления 10 поступает сигнал на управляющие входы ключей 20, 21, 22, 23 блока 19, который переводит их в разомкнутое положение. В результате этого в момент времени «измерение 0» резистивный датчик отключен от питающей его цепи.

На фиг.5 показана схема программируемого модулятора напряжения (на фиг.1 обозначен цифрой 7), в состав которого входит инструментальный операционный усилитель (INA114BU), включенный по схеме инвертора, и двухпозиционный ключ (ADG419). В момент времени, соответствующий выполнению операции «измерение+», по сигналу с устройства управления 10 программируемый модулятор напряжения 7 подключает выход источника опорного напряжения 16 на вход программируемого делителя 8. В момент времени, соответствующий выполнению операции «измерение-», по сигналу с устройства управления 10 программируемый модулятор напряжения 7 подключает выход своего инструментального усилителя (фиг.5) на вход программируемого делителя 8.

На фиг.6 показана функциональная схема программируемого коммутатора потенциальных линий, а на фиг.7 - временные диаграммы, поясняющие его работу. По сигналу с устройства управления 10 потенциальные линии пл1, пл2 подключаются к входам инструментального усилителя 11 после затухания переходных процессов в линии. На временной диаграмме (фиг.7) показаны моменты времени, соответствующие подключению потенциальных линий пл1, пл2 к инструментальному усилителю 11. В реальном устройстве подключение потенциальных линий осуществляется между 10 и 12,5 мкс в момент времени «измерение+» и между 22,5 и 25 мкс в момент времени «измерение-».

Напряжение с выхода программируемого делителя 8 подается на первый двухпозиционный ключ 12, который по сигналу с устройства управления 10 подключает выход программируемого делителя 8 на вход инструментального усилителя 11. Для случая измерения напряжения разбаланса тензомоста первый двухпозиционный ключ 12 подключает опорный вход инструментального усилителя 11 к общей шине 6. Программируемый коммутатор потенциальных линий 9 при работе в режиме «измерение+» подключает потенциальную линию пл1 к положительному входу инструментального усилителя 11, а потенциальную линию пл2 - к отрицательному входу. В результате на выходе инструментального усилителя 11 формируется напряжение Uвых=Uпл1-Uпл2+Uonop, (где Uопор - опорное напряжение инструментального усилителя 11. На временной диаграмме (фиг.2) поясняется работа преобразователя изменения сопротивления резистивных датчиков в электрический сигнал. Напряжения Uпл1, Uпл2 - это напряжения на потенциальных линиях. Таким образом, на выходе инструментального усилителя 11 будет напряжение, пропорциональное отклонению сопротивления резистивного датчика от номинального значения (для одиночного резистивного датчика и для случая тензомоста). Напряжение с выхода инструментального усилителя 11 подается на вход усилителя 13, где усиливается и подается на вход быстродействующего аналого-цифрового преобразователя 14 для преобразования в цифровой эквивалент, а затем цифровой код поступает на регистратор 15. Работа преобразователя в режиме «измерение-» аналогична работе в режиме «измерение+», однако направление тока при этом меняется от токовой линии тл2 к токовой линии тл1. При этом на выходе программируемого делителя 8 будет отрицательное значение напряжения, а программируемый коммутатор потенциальных линий 9 для случая одиночного резистивного датчика и моста подключает потенциальную линию пл1 к положительному входу инструментального усилителя 11, а потенциальную линию пл2 - к его отрицательному входу.

При работе в момент времени «измерение 0» ток питания датчиков равен нулю и выходное напряжение инструментального усилителя 11 равно нулю. В этот момент времени второй двухпозиционных ключ 18 находится в положении замыкания выхода операционного усилителя 5 на резистор 17 Rном. При этом ток в токовых линиях тл1 и тл2 отсутствует. При этом все ключи блока 19, состоящего из четырех двухпозиционных ключей, разомкнуты. Выход программируемого модулятора напряжения 7 подается на вход программируемого делителя 8, который управляется сигналом с выхода 6 устройства управления 10. При работе в режиме «измерение 0» первый двухпозиционный ключ 12 по сигналу со второго выхода устройства управления 10 подключает опорный вход инструментального усилителя 11 к общей шине 6. При этом на выходе инструментального усилителя 11 напряжение равно нулю, если не учитывать смещение самого инструментального усилителя. В результате измеренное значение информативного параметра резистивного датчика 1 вычисляется как полуразность значений измерений в моменты времени «измерение+» и «измерение-». Такой способ позволяет уменьшить влияние дрейфа операционных усилителей и обеспечивает подавление низкочастотных помех. На этом однократное измерение заканчивается и начинается следующее измерение.

Известно, что в мостовых цепях с импульсным питанием удается получить высокую чувствительность, которая прямо пропорциональна амплитуде питающего тока. Повышение амплитуды питающего сигнала приводит к возрастанию мощности, выделяющейся на резистивных датчиках, разогреванию и возникновению температурной погрешности. В импульсном режиме разогрев производится средней мощностью, которая даже при большой амплитуде питающего сигнала невелика, особенно при значительной скважности питающих импульсов. Таким образом, использование биполярных импульсов позволяет существенно уменьшить разогрев резистивных датчиков и понизить температурную погрешность. Это особенно важно в случае использования малогабаритных резистивных датчиков или при измерениях в точке на малой площади (Передельский Г.И. Мостовые цепи с импульсным питанием - М.: Энергоатомиздат, 1988, 191 с.).

При импульсном питании сигнал с выхода резистивных датчиков также импульсный. Для подавления низкочастотной помехи используется питание мостовой цепи парными биполярными импульсами и схема вычитания. Поскольку сигнал неравновесия моста биполярный, а помеха в течение длительности биполярного сигнала является однополярной и мало изменяется по значению, то она исключается. При питании мостовой цепи прямоугольными импульсами коммутация при многоканальных измерениях осуществляется проще. За начальной экспоненциальной частью импульсного сигнала следует плоский горизонтальный участок, определяющий равновесие моста. Влияние нежелательных паразитных параметров становится пренебрежимо малым через промежуток времени, соответствующий пяти и более постоянным времени цепи.

Информативная часть импульсного измерительного сигнала расположена в его плоской вершине в установившемся режиме после окончания переходных процессов. Поэтому быстродействие преобразователя ограничено сверху длительностью переходного процесса, определяемого паразитными реактивностями первичного преобразователя (тензодатчика) и соединительного кабеля. При использовании в качестве линии связи провода БПВЛ с диаметром жилы 0,35 мм2 получим следующие характеристики линии связи: сопротивление линии RЛ=0,2 Ом/м, емкость СЛ=125 пФ/м, индуктивность LЛ=0,6 мГн/м. Длительность питающего импульса выбирается из условия

Tиmax,

где τmax - максимальная постоянная времени входной цепи измерительного преобразователя.

На фиг.8 показан рассчитанный переходный процесс на одиночном тензодатчике при длинах линии связи 10, 25 и 50 м. Управление ключами выполнено на программируемой логической интегральной схеме (ПЛИС) Altera FLEX EPF10K10TC144 с соблюдением временных интервалов, а именно: по 12,5 мкс на положительный и отрицательный измерительный импульс и 25 мкс на паузу между измерениями. Таким образом, на один отсчет получаем Δτ=50 мкс, то есть максимальная частота измеряемого сигнала составит

Оцифровка сигнала начинается в конце импульса питания после того, как закончится переходный процесс. При питании «импульсом+» измерение начинается через 10 мкс от переднего фронта импульса, когда закончится переходный процесс. При питании «импульсом-» - через 22,5 мкс после начала сигнала. Таким образом, даже при использовании 50-метровой линии связи переходный процесс на момент измерения практически заканчивается.

Преобразователь изменения сопротивления резистивных датчиков в электрический сигнал, содержащий резистивные датчики, токовые и потенциальные линии, источник тока питания датчиков, операционный усилитель, общую шину, отличающийся тем, что модулятор напряжения, делитель напряжения и коммутатор потенциальных линий являются программируемыми, потенциальными линиями, вход программируемого коммутатора потенциальных линий подключен к резистивному датчику (мосту или одиночному датчику), управляющий вход программируемого коммутатора потенциальных линий подключен к первому входу устройства управления, а его выход - к входу инструментального усилителя, опорный вход которого соединен с выходным контактом первого двухпозиционного переключателя, один вход которого соединен с общей шиной, а второй вход с выходом программируемого делителя, а управляющий контакт первого двухпозиционного переключателя соединен с вторым входом устройства управления, а выход инструментального усилителя соединен с входом усилителя, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, его выход - с входом регистратора, источник тока, состоящий из источника опорного напряжения, выход которого соединен с входом программируемого модулятора напряжения и неинвертирующим входом операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с номинальным резистором и последовательно соединенными выходным контактом второго двухпозиционного переключателя и первым входом блока двухпозиционных переключателей, второй конец номинального резистора соединен с общей шиной, а выход операционного усилителя соединен с входом второго двухпозиционного переключателя, второй вход второго двухпозиционного переключателя соединен с вторым входом блока двухпозиционных переключателей, а управляющий вход второго двухпозиционного переключателя соединен с третьим входом устройства управления, управляющий вход блока двухпозиционных переключателей соединен с четвертым входом устройства управления, а первый и второй выходы блока двухпозиционных переключателей соединены с токовыми линиями, вход программируемого делителя соединен с выходом программируемого модулятора напряжения, управляющий вход которого соединен с пятым входом устройства управления, а управляющий вход программируемого делителя соединен с шестым входом устройства управления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики, в частности к технике контроля состояния изолирующих стыков. .

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к автоматизированным устройствам контроля, и может быть использовано для контроля параметров пиропатронов, для послеоперационного контроля качества электроконтактной сварки, контроля качества разборных электрических контактов в многоамперных токопроводах и в других случаях, когда требуется измерение малых величин сопротивлений.

Изобретение относится к области электромеханики, а именно к применению средств обработки информации в электромеханике, и может быть использовано для определения параметров продольных звеньев схемы замещения (СЗ) однофазных трансформаторов.

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения емкостей и проводимостей параллельных CG-двухполюсников в широком диапазоне частот и измеряемых величин и может использоваться для создания диэлькометрических спектроанализаторов.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и касается вопросов контроля водно-химических режимов котельных установок с естественной и многократно-принудительной циркуляцией, а более конкретно к экспрессному определению показателей качества котловой воды (общего солесодержания, содержания свободной щелочи и относительной щелочности).

Изобретение относится к технике высокочастотных электрических измерений пассивных, нелинейных и активных двухполюсников. .

Изобретение относится к измерительной технике, конкретно к способам дистанционного измерения активных сопротивлений резисторов, например активных сопротивлений терморезисторов и термометров сопротивления.

Изобретение относится к области электромеханики, а именно к применению средств обработки информации в электромеханике, и может быть использовано для определения параметров продольных и поперечных ветвей Т-образной схемы замещения однофазных трансформаторов в рабочем режиме

Изобретение относится к области электромеханики, а именно к применению средств обработки информации в электромеханике, и может быть использовано для определения параметров схемы замещения (СЗ) многообмоточных однофазных трансформаторов в рабочем режиме

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам измерения полных входных сопротивлений низкочастотных и высокочастотных электрических цепей и к устройствам для их осуществления

Изобретение относится к измерительной технике

Изобретение относится к контрольно-электроизмерительной технике, в частности к измерению параметров многоэлементных двухполюсников

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров объектов, представляемых пассивными 2-элементными RC - двухполюсниками, имеющими параллельно включенные емкость Сх и сопротивление R x

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения эквивалентных параметров диссипативных CG-двухполюсников

Изобретение относится к технике электрорадиоизмерений
Изобретение относится к области неразрушающего контроля (НК) деталей из токопроводящих материалов и может быть использовано в условиях производства, ремонта и эксплуатации машин и механизмов при неразрушающих измерениях остаточных напряжений ( ост) в поверхностном слое (ПС) деталей
Наверх