Цифровое тензометрическое устройство

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскнк

Соцналнстнческнк

Реслублнк

К АВТОРСКОМУ СВИ ТЕЛЬСТВУ (61) Дополнмтельное к авт. свмд-ву(221 .заявлено 080427 (21} 2470574/18-10 с лрнсощртнаннем заявкн ИУ— (23) Приоритет (51)М. Кл 2

G 01 G 23/3á

Государственный комитет

ССС Р, но язвам изобретений и открмти4 (53) УДК б 81. 2б 7. . 7 (088. 8) Оаублнковано 0509.79. Ьоллетень HR 33

Дата орублнковання олнсанмя 050979 (72) Лвторы изобретемия

В П

Ф13 ".::-,,-йт Щ ЩЦЗJЯ

A.Ä.Êðóïèöà и В.B.Øåïåòîâ

Всесоюзный проектно-конструкторский и научно(71) Эаяаителм исследовательский институт автоматизации пищевой промышленности Пищепромавтоматика (54) ЦИФРОВОЕ ТЕНЭОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области ве сои з мери тель ной техники .

Известны устройства t 1), содержащие тенэометрические датчики, нульорган, аналого-цифровой компенсатор, сумматор и управляющее устройство.

Однако зти устройства обладают низкой точностью измерения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство (2 j, содержащее тенэометрические датчики, нуль-орган, состоящий из дифференциального сравнивающего устройства, операционного усилителя и конденсатора, аналого-цифровой компенсатор, источник переменного напряжения и схему управления.

Известное устройство не обеспечивает достаточную точность измерения иэза наличия реактивных элементов в нуль-органе, обуславливающих накопление постоянной составляющей сигнала при перегрузке.

Целью изобретения является повыше- 2 ние точности измерения и упрощение устройства.

Эта цель достигается тем, что нульорган снабжен мостом ключей, выполненных на транзисторах с изолированными затворами, к одной иэ диагоналей которого подключены входы операционного усилителя, к другой — выход дифференциального сравнивающего устройства и конденсатор, а затворы транзисторов противоположных плеч моста обьединены попарно и подключены к схеме управления.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг, 1 изображена структурно-принципиальная схема устройства, а на фиг. 2 — графики, поясняющие работу устройства.

Цифровое тензометрическое устройство содержит мост ключей 1, выполненных на транзисторах, например полевых, с изолированными затворами, к одной иэ диагоналей которого подсоединены входы операционного усилителя 2, а к другой — выход дифференциального сравнивающего устройства

3 и конденсатор 4, затворы транзисторов противоположных плеч обьединены попарно и подключены к схеме управления 5, выход которой соединен со входом автокомпенсатора б и с одним из входов анализатора полезного сигнала 7. Другой вход анализатора соединен с выходом операционного уси684326 лителя 2, а его выход подключен к автокомпенсатору 6. Входы дифференциального сравнивающего устройства 3 соединены с автокомпенсатором 6 и тенэометрическими датчиками 8. Схема управления 5, автокомпенсатор 6 и тенэометрические датчики 8 подключены к источнику питания несущей частоты 9.

Работа цифрового тенэометрическсго устройства осуществляется следующим образом. Сигнал тенэометрических датчиков 8 Ц (фиг.2, строка 1) поступает на неинвертируюший вход (+) дифференциального сравнивающего устройства 3. На инвертирующий вход (-) дифференциального сравнивающего устройства 3 поступает компенсирующее напряжение с линейно-декодируюшего преобразователя автокомпенсатора 6, амплитуда которого изменяется ступенями по определенному закону, например, в коде 2-4-2-1. Каждая ступень компенсирующего напряжения содержит

4 периода синусоиды несущей частоты.

При этом возможны следующие два режима: перекомпенсация, когда компенсирующее напряжение(1„., r Ц „, и недокомпенсация, .если Ц„ с Ц . На фиг.2 представлены графики, поясняющие эти режимы. В зависимости от того, где больше сигнал-на инвертирующем входе (-) или на неинвертируюшем входе (+), дифференциальное сравнивающее устройство 3 выдает на входе разность сигналов одной фазы (Upr ) или другой (U ) . Таким образом, при

Щ! Мц сигнал на выхоце )Бр,! =)О«!-!Up (фиг.2, строка 3, перекомпейсация), а при )UÄz)+! U»! сигнал на выходе )0р )=

=Фока! Фтд! (Фиг.2> строка 3, недокомпенсация) °

Следовательно, сигналы Ц и Ц имеют разные фазы, что изображено на фиг.2, строка 3. На выходе дифференциального сравнивающего устройстBB 3 кроме Up и Up HMeeTcH постоян ная составляющая (смещение нуля этого устройства, дрейф его во времени) — напряжение U . С учетом вышеизложенного, при перекомпенсации присутствует напряжение Ц, +U и при недокомпенсации — U> +Uo (фиг.2, рг строка 3) .

На затворы транзисторов 1 со схемы управления 5 поступают управляющие сигналы 1)...р, (фиг.2, строка 4) и U»pz (фиг.2, строка 5) U открывает одну пару транзисторов противоположных плеч моста Т, à U îòêðûâàåò другую пару транзисторов. Так как U»p и

Ц„яр перекрываются во временй, что происходит в области перехода через нуль синусоиды несущей частоты, то существует время t<, когда все ключи открыты. В это время (t< ) конденсатор

4 подсоединен к выходу дифференциального сравнивающего устройства 3 и заряжается до напряжения U (фиг.2, строка 6), В течение времени

65 когда сигналы U » и UÄ z не перекрываются во времейи, на один вход операционного усилителя 2 поступает сигнал Up + Uo, а на другой U, — напряжение, которое запомнилось на конденсаторе в интервале времени t>, Операционный усилитель 2 срабатывает от разности этих сигналов, поскольку они поступают на разные входы (инвертирующий н неинвертнрующий), т.е.

) — (Vpr + Uo) - U Up>

Напряжение U на конденсаторе 4 незначительно отличается от Uo (это различие зависит от соотношения емкости конденсатора, выходного сопротивления дифференциального сравнивающего устройства 3, входного сопротивления операционного усилителя 2 и от времени, и t>), что видно на фиг.2, строка 6 °

Аналогично происходит процесс вычитания U из ура + Uo ° т е.

Л (Бр2 + ()а) Цо > Ups

Поскольку пары транзисторов противоположных плеч моста открываются поочередно за время t<, то операционный усилитель 2 приобретает фазочувствительные свойства, т.е. для сигнала

Up<, котОРый имеет опРеделеннУю фаэУ, на выходе операционного усилителя 2 имеем последовательность положительных импульсов U< (фиг.2, строка 7, перекомпенсация), для сигнала Upz, который имеет другую фазу, на вйходе операционного усилителя 2 имеем отрицательную последовательность импульcoa U< (фиг.2, строка 7) недокомпенсация. Каждый импульс из U или

Vä представляет собой результат сравнения 11 + с U«H U„z в каждый полупериод синусоиды несущей частоты.

Сигналы U è ()д поступают в анализатор полезного сигнала 7, где производится количественная и качественная оценка этих сигналов за время включения одной ступени линейно-декодирующего пр еобраз ов ат еля авто компен сатора 6 (8 полупериодов) . Количественная оценка в анализаторе полезного сигнала 5 производится путем подсчета импульсов U èëè Uä, качественная оценка производится стробированием импульсов V„U â моменты t перехода их через максимумы синусоиды несущей частоты. Роль анализатора полезного сигнала 7 возрастает в случае, когда U или Upz соизмеримы с уровнем шума в тракте нуль-орган.

В этом случае возможно даже пропадание некоторых импульсов U> или

U либо появление вместо них импульс э сов, сдвинутых относительно максимума синусоиды несущей частоты. Задавая в цервом случае количество достов ер них импуль сов (н апри мер, при подсчете 5-ти импульсов иэ 8-ми), а во втором интервале срабатывания получаем воэможность выделения на фоне шумов и наводок полезных сигналов сравнения Ув или V„ H, следова684326 тельно, более точного сравнения напряжения U с компенсирующим напряжением. Для™нормальной работы ключей на их подложки необходимо подать положительное напряжение +Ед . В качестве источника несущей частоты 9 используется промышленная сеть 50 Гц. 5

Питание тензодатчнков 8, схемы управления 5 и линейно-декодирующего преобразователя автокомпенсатора 6 производится одним и тем же синусоидальным напряжением, что позволит )0 упростить работу прибора, так как процессы сравнения и управления синхронизированы с частотой 50 Гц (временные соотношения показаны на фиг.2 вертикальными штриховыми линиями).

В результате функциональные узлы схемы управления 5 являются существенно более простыми по сравнению с известными.

Формула изобретения

Цифровое тензометрическое устройство, содержащее тенздметрические датчики, нуль-орган, состоящий из дифференциального сравнивающего устройства, операционного усилителя и конденсатора, аналого-цифровой компенсатор, источник переменного напряжения и схему управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, "что, с целью повышения точности измерения и упрощения устройства, нуль-орган снабжен мостом ключей, выполненных на транзисторах с изолированными затворами, к одной из диагоналей которого подключены входы операционного усилителя, к другой — выход дифференциального сравнивающего устройства и конденсатор, а затворы транзисторов противоположных плеч моста объединены попарно и подключены к схеме управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство

9316940, кл. G 01 G 23/36, 1969.

2. Авторское свидетельство

9358626, кл. G 01 G 23/36, 1971, (прототип).

684326

Ф0з 2

Составитель М.Орлова

Техред М.Петко КорректоР Г,Назарова

Редактор И.Петрашень

Заказ 5270/31 Тираж 766 . Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4