Имитатор выходных сигналов тензорезисторов

Авторы патента:

G06G7/62 - электрических систем или устройств

G05B17/00 - Системы с использованием моделей или моделирующих устройств (G05B 13/00,G05B 15/00,G05B 19/00 имеют преимущество; аналоговые вычислительные машины для моделирования отдельных процессов, систем или устройств; например моделирующие устройства G06G 7/48)

G01R35/00 - Испытания и калибровка приборов, относящихся к предыдущим группам

Владельцы патента RU 2707573:

Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" (RU)

Изобретение относится к технике метрологии для проверки и аттестации вторичных тензоизмерительных приборов. Имитатор выходных сигналов тензорезисторов состоит из измерительного моста 1, образованного резисторами 2-5, линеаризующего резистора 6, дифференциального усилителя 7, АЦП 8, микропроцессора 9 и ЦАП 10. При этом выводы одной диагонали измерительного моста 1 подключены к источнику питания U_П, а выводы другой диагонали являются информационными выводами имитатора и соединены с входами дифференциального усилителя 7. Выход дифференциального усилителя 7 подключен к входу АЦП 8, выход АЦП 8 подключен к входу микропроцессора 9, а выход микропроцессора 9 подключен к входу ЦАП 10. Выход ЦАП 10 соединен с первым выводом линеаризующего резистора 6, второй вывод которого подключен к одному из информационных выводов имитатора. Причем в качестве источника опорного напряжения АЦП используется напряжение питания измерительного моста U_П, а микропроцессор, АЦП и ЦАП являются встроенными компонентами микроконтроллера 11. Техническим результатом при реализации заявленного решения выступает повышение точности задания разбаланса измерительного моста путем обеспечения температурной и временной стабильности имитатора разбаланса измерительного моста. 1 ил.

Изобретение относится к технике метрологии для проверки и аттестации вторичных тензоизмерительных приборов.

Известен имитатор выходных сигналов тензорезисторов [RU патент №2022363, G06G 7/62. Опубл.: 30.10.1994 г.], содержащий измерительный мост, плечи которого образованы резисторами, источник питания, два диода, четыре линеаризующих резистора, а также источник образцового напряжения с первым и вторым выводами. Выводы одной диагонали измерительного моста служат для подключения его к источнику питания, выводы другой диагонали являются информационными для вторичного прибора. Точка соединения первых выводов резисторов подключена к катоду диода, анод которого соединен с первым выводом диагонали питания. Второй вывод одного из этих резисторов соединен с одним из информационных выводов измерительного моста и одним из выводов источника образцового напряжения. Другой вывод источника образцового напряжения соединен со вторым выводом другого резистора.

Недостатком данного устройства является низкая точность задания разбаланса тензомоста из-за температурной нестабильности выходного сигнала, обусловленной наличием в цепи задания разбаланса нелинейных элементов с высокой температурной чувствительностью (диодов).

Известен имитатор выходных сигналов тензорезисторов [RU патент №2490707, G06G 7/62. Опубл.: 20.08.2013 г.], содержащий измерительный мост, образованный прецизионными резисторами, линеаризующий резистор, источник образцового напряжения, дифференциальный усилитель, разностную схему и интегратор. При этом выходы измерительного моста соединены с входами дифференциального усилителя, выходы источника образцового напряжения и дифференциального усилителя соединены с входами разностной схемы, выход которой соединен с входом интегратора. Выход интегратора соединен с одним выводом резистора задания разбаланса, а другой вывод резистора задания разбаланса соединен с одним выходом измерительного моста.

Недостатком этого имитатора выходных сигналов тензорезисторов является недостаточная точность задания разбаланса измерительного моста, связанная с тем, что величина разбаланса моста не учитывает напряжение питания моста.

Из известных наиболее близким по технической сущности является имитатор выходных сигналов тензорезисторов [RU патент №2536676, G06G 7/62. Опубл.: 27.12.2014 г.]. Устройство состоит из измерительного моста, линеаризующего резистора, дифференциального усилителя, источника образцового напряжения, разностную схему, интегратор, усилитель и сумматор. При этом выводы одной диагонали измерительного моста подключены к источнику питания моста, а выводы другой диагонали являются информационными выводами имитатора и соединены с входами дифференциального усилителя. Вход источника образцового напряжения подключен к источнику питания измерительного моста. Выход источника образцового напряжения соединен со вторым входом разностной схемы. Выход сумматора соединен с первым выводом линеаризующего резистора, второй вывод которого подключен к одному из информационных выводов имитатора.

Недостатком этого имитатора выходных сигналов тензорезисторов является низкая точность задания разбаланса измерительного моста, вызываемая температурными и временными уходами параметров аналоговых элементов схемы.

Целью изобретения является повышение точности задания разбаланса измерительного моста.

Поставленная цель достигается тем, что в имитатор выходных сигналов тензорезисторов, содержащий измерительный мост, выводы одной диагонали которого подключены к источнику питания, а выводы другой диагонали являются информационными выводами имитатора, линеаризующий резистор, второй вывод которого соединен с одним из информационных выводов моста, дифференциальный усилитель, входы которого подключены к выходам измерительного моста, согласно предлагаемому изобретению введены аналого-цифровой преобразователь (АЦП), вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя, микропроцессор, вход которого подключен к выходу АЦП, и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), вход которого подключен к микропроцессору, а выход соединен с первым выводом линеаризующего резистора, причем в качестве опорного напряжения АЦП используется напряжение питания измерительного моста, а микропроцессор, АЦП и ЦАП являются встроенными компонентами микроконтроллера.

Введенные в схему имитатора выходных сигналов тензорезисторов АЦП и ЦАП совместно с микропроцессором образуют тракт регулирования разбаланса имитатора выходных сигналов тензорезисторов. Использование микропроцессора в качестве основного регулирующего и управляющего устройства позволяет исключить из схемы имитатора такие аналоговые элементы, как разностную схему, интегратор, усилитель, сумматор и, тем самым, исключить сопутствующие этим элементам погрешности, что существенно повышает температурную и временную стабильность имитатора и, как следствие, точность задания разбаланса измерительного моста.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства имитатора выходных сигналов тензорезисторов.

Имитатора выходных сигналов тензорезисторов состоит из измерительного моста 1, образованного резисторами 2-5, линеаризующего резистора 6, дифференциального усилителя 7, АЦП 8, микропроцессора 9 и ЦАП 10. При этом выводы одной диагонали измерительного моста 1 подключены к источнику питания U_П, а выводы другой диагонали являются информационными выводами имитатора и соединены с входами дифференциального усилителя 7. Выход дифференциального усилителя 7 подключен к входу АЦП 8, выход АЦП 8 подключен к входу микропроцессора 9, а выход микропроцессора 9 подключен к входу ЦАП 10. Выход ЦАП 10 соединен с первым выводом линеаризующего резистора 6, второй вывод которого подключен к одному из информационных выводов имитатора.

Причем в качестве источника опорного напряжения АЦП используется напряжение питания измерительного моста U_П, а микропроцессор, АЦП и ЦАП являются встроенными компонентами микроконтроллера 11.

Работает устройство следующим образом. При подаче на измерительный мост 1 напряжения питания U_П формируется выходной сигнал измерительного моста 1 - напряжение разбаланса U_ВЫХ. Напряжение U_ВЫХ усиливается дифференциальным усилителем 7 в K_УС раз. АЦП 8 преобразует это напряжение в код К_АЦП и пересылает код в микропроцессор 9. Микропроцессор 9 по величине заданного разбаланса измерительного моста 1 (ΔR/R)_ЗАД вычисляет заданное значение выходного кода АЦП 8 по следующему математическому выражению:

К_{АЦП ЗАД}=(2^N-1)* K_УС*0,25*(ΔR/R)_ЗАД,

где N - разрядность АЦП 8.

По разнице заданного К_{АЦП ЗАД} и фактического К_АЦП значений выходного кода АЦП 8 рассчитывает выходной код для ЦАП 10 на основе пропорционально-интегрального или иного регулятора, выводит этот код на ЦАП 10, поддерживая тем самым величину фактического кода АЦП 8 близкой заданному. При этом выходное напряжение измерительного моста 1 устанавливается соответствующим заданному разбалансу измерительного моста 1 (ΔR/R)_ЗАД и напряжению питания моста U_П. Микропроцессор 9 совместно с АЦП 8 и ЦАП 10 реализует схему цифрового стабилизатора выходного напряжения измерительного моста 1. Микропроцессор 9, АЦП 8 и ЦАП 10 входят в состав микроконтроллера 11.

Таким образом, технический результат заключается в повышении точности задания разбаланса измерительного моста путем обеспечения температурной и временной стабильности имитатора разбаланса измерительного моста.

Имитатор выходных сигналов тензорезисторов, содержащий измерительный мост, выводы одной диагонали которого подключены к источнику питания, а выводы другой диагонали являются информационными выводами имитатора, линеаризующий резистор, второй вывод которого соединен с одним из информационных выводов моста, дифференциальный усилитель, входы которого подключены к выходам измерительного моста, отличающийся тем, что в него введены аналого-цифровой преобразователь (АЦП), вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя, микропроцессор, вход которого подключен к выходу АЦП, и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), вход которого подключен к микропроцессору, а выход соединен с первым выводом линеаризующего резистора, причем в качестве опорного напряжения АЦП используется напряжение питания измерительного моста, а микропроцессор, АЦП и ЦАП являются встроенными компонентами микроконтроллера.

Изобретение относится к области моделирования объектов энергетических систем. Техническим результатом является обеспечение воспроизведения в реальном времени непрерывного спектра нормальных и анормальных процессов функционирования многотерминальной передачи постоянного тока и функционирование конструктивных элементов системы.

Устройство для моделирования передачи постоянного тока в энергетической системе // 2694014

Изобретение относится к области обработки данных и может быть использовано для моделирования передачи постоянного тока в энергетической системе. Техническим результатом является обеспечение воспроизведения в реальном времени непрерывного спектра нормальных и анормальных процессов передачи постоянного тока и функционирования конструктивных элементов системы.

Система метеомониторинга для прогнозирования вероятности повреждения электросетевого оборудования и оценки проведения предупреждающих и восстановительных работ // 2676889

Изобретение относится к системам мониторинга и прогнозирования повреждений электрической сети при воздействии опасных природных явлений. Техническим результатом является повышение достоверности, надежности и качества заблаговременно передаваемой информации о месте возможного возникновения аварийной ситуации, предполагаемого состава и объемов повреждаемого оборудования, а также повышение качества и скорости оптимальной оценки выбора необходимого количества и вида трудовых и производственных ресурсов, необходимых для оперативной ликвидации последствий возможных аварий.

Устройство для моделирования фазоповоротного устройства в энергетических системах // 2665266

Изобретение относится к области обработки данных, а именно к моделирующим устройствам, и может быть использовано при моделировании фазоповоротного устройства и его конструктивных элементов в составе энергетических систем.

Способ имитационного моделирования в реальном времени совместной работы электроэнергетических систем, систем тягового электроснабжения и электровозов // 2647352

Изобретение относится к моделированию процессов в системе тягового электроснабжения. Способ имитационного моделирования в реальном времени совместной работы электроэнергетических систем, систем тягового электроснабжения и электровозов заключается в следующем.

Устройство для моделирования электровоза переменного тока // 2645852

Устройство относится к моделированию системы электроснабжения переменного тока электрических железных дорог, а именно к модели электровоза переменного тока. Технический результат - повышение точности воспроизведения кривой тока электровоза в модели системы тягового электроснабжения.

Комплекс поддержки принятия решений диспетчерским персоналом электроэнергетических систем // 2638632

Изобретение относится к области моделирования электроэнергетических систем. Технический результат - воспроизведение единого непрерывного спектра квазиустановившихся и переходных процессов в оборудовании и электроэнергетической системе и формирование решений-рекомендаций для диспетчера по эффективному и оптимальному управлению их состоянием при разных режимах работы.

Устройство для моделирования вставки постоянного тока в энергетических системах // 2606308

Изобретение относится к области моделирования объектов энергетических систем. Технический результат заключается в обеспечении воспроизведения в реальном времени непрерывного спектра нормальных и анормальных процессов функционирования вставки постоянного тока и ее конструктивных элементов, а также управление, в том числе функциональное, их параметрами.

Микроэлектронная интеллектуальная система автоматического выбора токоведущих элементов электрооборудования систем электроснабжения // 2587431

Изобретение относится к вычислительной технике. Техническим результатом является повышение точности выбора системой токоведущих элементов электрооборудования за счет учета зависимости сопротивления токоведущих элементов от температуры и, следовательно, за счет более точного моделирования процесса изменения температуры.

Имитатор выходных сигналов тензорезисторов // 2536676

Изобретение относится к технике метрологии для проверки и аттестации вторичных тензоизмерительных приборов. Технический результат заключается в повышении точности имитации разбаланса измерительного моста за счет использования в качестве источника образцового напряжения умножающего цифроаналогового преобразователя с подключением источника питания измерительного моста к его входу опорного напряжения и обеспечении имитации частотных сигналов за счет введения в схему имитатора усилителя и сумматора, которые образуют дополнительный безынерционный канал изменения выходного сигнала измерительного моста.

Способ и система для диагностирования промышленного объекта // 2707423

Изобретение относится к области мониторинга и диагностирования состояния промышленного объекта. Технический результат заключается в повышении точности диагностики промышленного объекта в части выявления предотказных состояний.

Способ моделирования процессов обоснования требуемого уровня живучести распределенных сетей связи вышестоящей системы управления в условиях вскрытия и внешних деструктивных воздействий // 2702503

Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат заключается в повышении устойчивости сети связи.

Система автоматизации сетей жизнеобеспечения многоуровневых объектов и способ работы системы автоматизации // 2701962

Группа изобретений относится к автоматизации сетей жизнеобеспечения многоуровневых объектов и может быть использована в локальных и глобальных сетях для создания сложного производственного или торгового комплекса.

Система для мониторинга искусственных сооружений высокоскоростной магистрали // 2698419

Изобретение относится к мониторингу на искусственных сооружениях высокоскоростных магистралей. Технический результат - повышение достоверности оценки состояния искусственных сооружений высокоскоростной магистрали.

Экспериментально-отладочный комплекс для судовых интегрированных навигационных систем // 2696964

Экспериментально-отладочный комплекс (ЭОК) предназначен для разработки и отладки судовых интегрированных навигационных систем (ИНС). Комплекс содержит автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора ЭОК, АРМ конфигурации единой технологической платформы и управления ИНС, АРМ имитации ИНС, сервер ЭОК и блок видеоинформации, соединенные с блока коммутации, и сервер имитации ИНС, подключенные к локальной вычислительной сети, при чем блок коммутации выполнен с возможностью подключения к оборудованию судовой ИНС, а локальная вычислительная сеть подключена к глобальной сети Интернет.

Следящая система автоматического управления нестационарным динамическим объектом // 2692204

Следящая система автоматического управления нестационарным объектом содержит три векторных сумматора, восемь матричных коэффициентов усиления, векторный интегратор, задатчик дополнительного программного сигнала, задатчик основного программного сигнала, соединенные определенным образом.

Способ и система информационного моделирования бизнес-процессов жизненного цикла производственного объекта // 2686006

Изобретение относится к способу и системе информационного моделирования бизнес-процессов жизненного цикла производственного объекта. Технический результат заключается в автоматизации информационного моделирования.

Система для проектирования участков железной дороги // 2671791

Изобретение относится к средствам проектирования на железнодорожном транспорте для интеллектуального построения организации движения. Система содержит сервер, компьютер АРМ проектировщика и блок внешней памяти.

Способ оценки релевантной точки на кривой для обнаружения аномалии двигателя и система обработки данных для его осуществления // 2667794

Изобретение относится к области авиации, в частности к способу оценки релевантной точки на кривой для обнаружения аномалии двигателя. Указанная кривая отображает изменение в зависимости от времени физических параметров работы двигателя, измеряемых датчиками на указанном двигателе.

Система связи управления удалёнными объектами // 2666105

Изобретение относится к автоматическому регулированию. Система связи управления удаленными объектами содержит соединенные прямую и передаточную среду, идентификатор, формирователь регулирующего воздействия.

Способ дистанционного определения термодинамической температуры быстропротекающего процесса, развивающегося в радиопрозрачном объекте, устройство для его осуществления, способы калибровки устройства и генератора шума в составе этого устройства // 2698523

Изобретение относится к технике радиофизических измерений и может быть использовано для измерения в миллиметровом участке спектра собственного теплового излучения разнообразных быстропротекающих газодинамических процессов, развивающихся в радиопрозрачных объектах.