SU1403374A1 - A-d converter of non-electric values - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и системам управлени  и может быть использовано как устройство сопр жени  первичных мостовых преобразователей с вычислительным комплексом. В преобразователь, содержащий источник 1 опорного напр жени . блок 2 питани  датчика, мостовой датчик 3, масштабирующий усилитель 4, фазочувствительньй демодул тор 5, резисторы 6, 8, 9, интегратор 32, компаратор 11, D-триггер 12, элемент И 14, ключ 10, тактовый генератор 13, делитель 15 частоты, формирователь 16 временных интервалов, счетный триггер 22, формирователь 21 импульсов сброса, элемент 17 задержки, счетчик импульсов 18, формирователь 27 результата, с целью повышени  точности преобразовани  за счет компенсации аддитивных помех, введены второй и третий счетчики 19 и 20 импульсов , первый и второй блоки 23 и 28 g сравнени , блок 24 задани  порога скорости изменени  измер емой величины, блок 25 обработки,регистр 26 знака,блок 29 задани  начального порога измер емой величины, блок 30 управлени , формй- ; рователь 31 пилообразного напр жени , четвертый резистор 7, переключатель 37 дискретности выходного кода, эле мент ИЛИ 38, кнопка 39. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. „р СО Фаг.1The invention relates to measurement technology and control systems and can be used as an interface between primary bridge converters and a computer system. The converter contains a source of 1 reference voltage. sensor power supply unit 2, bridge sensor 3, scaling amplifier 4, phase-sensitive demodulator 5, resistors 6, 8, 9, integrator 32, comparator 11, D-flip-flop 12, element 14, key 10, clock generator 13, frequency divider 15 , shaper 16 time slots, counting trigger 22, shaper 21 reset pulses, delay element 17, pulse counter 18, result shaper 27, in order to increase conversion accuracy by compensating additive interference, the second and third counters 19 and 20 pulses are introduced, the first and second blocks 23 and 28 g alignment, speed threshold specifying unit 24 changes the measured value processing unit 25, a register 26, a sign unit 29 specifying an initial threshold the measured value, the control unit 30, formy-; 31 sawtooth voltage, fourth resistor 7, output code resolution switch 37, element OR 38, button 39. 1 Cp ff, 2 ill. „P SO Phag.1

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и системам управле- ни  и может быть использовано в уст- ройствах измерени  механических вели- чин, а также как устройство сопр жени  первичных мостовых преобразователей с вычислительным комплексом.The invention relates to measurement technology and control systems and can be used in devices for measuring mechanical quantities, as well as an interface device for primary bridge converters with a computer complex.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности преобразовани  за счет компенсации аддитивных помех,The aim of the invention is to improve the conversion accuracy by compensating for additive interference,

Ба фиг.1 приведена функциональна  схема преобразовател  на фиг«2 - ,блока управлени ,The ba in FIG. 1 is a functional diagram of the converter in FIG. 2 -, the control unit;

I Преобразователь содержит источник 1 опорного напр жени , блок 2 питани  Датчика, мостовой датчик 3, масштаби- ;рующий усилитель 4, фазочувствитель- ный демодул тор 5, четыре токоогра- нигчивающих элементов 6-9, выполненных на резисторах, ключ 10, компаратор 11, D-триггер 12, тактовый генератор 13, элемент И 14, делитель 15, формирователь 16 временных интервалов, f элемент,. 17 задержки, первый, второй и третий счетчики 18-20 импульсов, формирователь 21 импульсов сброса, счетньм триггер 22, первый блок 23 сравнени , блок 24 задани  порога скорости изменени  измер емой величи- ны, блок 25 обработки, регистр 26 ;знака, формирователь 27 результата, I второй блок 28 сравнени , блок 29 задани  начального порога измер емой величины, блок 30 управлени , форми- рователь 31 пилообразного напр жени  интегратор 32, блок 33 масштабирова- |ни , линеаризатор 34, регистр 35 на- iчальной нагрузки, вычитатель 36, пе- реключатель 37 дискретности выходно- го кода, элементы 38 ИЛИ, кнопку 39,I The converter contains a source of voltage reference 1, a sensor power supply unit 2, a bridge sensor 3, a scaling amplifier 4, a phase-sensitive demodulator 5, four current-limiting elements 6–9 made on resistors, a switch 10, a comparator 11 , D-flip-flop 12, clock generator 13, element And 14, divider 15, shaper 16 time intervals, f element ,. 17 delays, first, second and third counters 18-20 pulses, shaper 21 reset pulses, countable trigger 22, first comparison block 23, block 24 setting the threshold for the change rate of the measured value, processing block 25, register 26; 27, the I second comparison unit 28, the initial threshold of the measured value set 29, the control unit 30, the saw saw voltage generator 31, the integrator 32, the scaling block 33, the linearizer 34, the initial load register 35, the subtractor 36, the switch 37 discrete output of code elements 38 OR button 39,

Блок управлени  содержит первый и второй инверторы 40 и 41, первый и второй элементы 42 и 43 И,The control unit contains the first and second inverters 40 and 41, the first and second elements 42 and 43 AND,

Преобразователь работает следую- щим образом.The converter works as follows.

Мостовой датчик 3 питаетс  от источника 1 опорного напр жени  через блок 2 питани  датчика, который формирует парафазное напр жение, пол рность которого переключаетс  один ра за цикл измерени ,The bridge sensor 3 is powered from the voltage source 1 via the sensor power supply unit 2, which forms a paraphase voltage, the polarity of which switches one time per measurement cycle,

Усиленный сигнал разбаланса датчика 3 через масштабный усилитель 4, фазочувствительный демодул тор 5 и резистор 6 подаетс  на вход интегра- тора 32, Знак коэффициента передачи блока 5 переключаетс  одновременно с пол рностью напр жени  питани  датThe amplified unbalance signal of sensor 3 is through a large-scale amplifier 4, a phase-sensitive demodulator 5, and a resistor 6 is fed to the input of integrator 32, the sign of the transmission coefficient of unit 5 switches simultaneously with the polarity of the date supply voltage

Q Q

00

чика под действием выходного сигнала делител  15 частоты. Опорный сигнал интегратора 32 формируетс  от источника 1 через резисторы 8 и 9 при помощи ключа 10, Компаратор 11 и D- триггер 12 образуют традиционную схему формировани  импульсов управлени  ключом 10 в устройствах с импульсной обратной св зью. Элемент 14 И разрешает прохождение на счетчики 18-20 через элемент 17 задержки выходной частоты триггера 12 за врем  измерени , сформированное формирователем 16 временных интервалов. Формирователь 21 импульсов сброса производит очистку счетчиков 18-20 перед поступлением в них выходной частоты триггера 12, Информаци  в счетчик 18 заноситс  в течение всего времени измерени , а в счетчики 19 и 20 - поочередно в течение двух равных частей этого времени. Очередностью занесени  информации в них управл ет счетный триггер 22, вход которого подключен к промежуточному выходу формировател  16 временных интервалов, а пр мой и инверсный выходы - к управл ющим входам указанных счетчиков (при наличии на этом входе разрешающего сигнала информаци  заноситс  в счетчик, в противном случае занесение информации блокируетс ).Chika under the action of the output signal divider 15 frequency. The reference signal of the integrator 32 is generated from the source 1 through the resistors 8 and 9 using the key 10, the Comparator 11 and the D-flip-flop 12 form the traditional pattern of generation of the pulses controlling the key 10 in devices with pulse feedback. Element 14 I allows passage to counters 18-20 through element 17 of the delay of the output frequency of the trigger 12 during the measurement time, formed by the shaper 16 time intervals. The reset pulse generator 21 clears the counters 18-20 before the output frequency of the trigger 12 enters them. The information in the counter 18 is entered during the entire measurement time, and in the counters 19 and 20 alternately during two equal parts of this time. The sequence of entering information into them is controlled by a counting trigger 22, the input of which is connected to the intermediate output of the driver 16 time intervals, and the direct and inverse outputs to the control inputs of the indicated counters (if there is an enable signal, the information is entered into the counter, otherwise case, the entry of information is blocked).

Записанные в счетчиках 19 и 20 промежуточные значени  выходной частоты .триггера 12 сравниваютс  первым блоком 23 сравнени . При попадании разности этих значений в зону, задаваемую блоком 24, блок 23 выдает сигнал разрешени  на управл ющий вход формировател  27 результата,The intermediate values of the output frequency of the trigger 12 recorded in counters 19 and 20 are compared by the first comparison unit 23. When the difference of these values falls into the zone defined by the block 24, the block 23 generates a permission signal to the control input of the result generator 27,

С выходов счетчика 18 накопленное в нем число импульсов поступает в блок 25 обработки, где обрабатываетс  по следующему алгоритму: отмасшта- бировани  с нужной дискретностью в блоке 33 информаци  линеаризуетс  (например, по методу кусочно-линейной аппроксимации) в блоке 34, По управл ющему сигналу регистра 35 начальной нагрузки, приход щему на установочный вход блока 25 обработки, информаци  с выхода блока 34 может быть з анесена в регистр 35 начальной нагрузки . Выходна  информаци  блоков 34 и 35 подаетс  на входы вычитател  36, осуществл ющего вычитание из общей нагрузки значени  нулевой нагрузки . Разность этих величин поступаетFrom the outputs of the counter 18, the accumulated number of pulses goes to the processing unit 25, where it is processed according to the following algorithm: scaling with the required discreteness in the block 33, the information is linearized (for example, by the piecewise linear approximation method) in block 34 According to the control signal the initial load register 35 arriving at the installation input of the processing unit 25, information from the output of the block 34 may be stored in the initial load register 35. The output information of blocks 34 and 35 is fed to the inputs of subtractor 36, which subtracts the value of zero load from the total load. The difference of these quantities comes

на входы формировате:т  27 регистра 26 знака соответственно, причем занесение информации в формирователь возможно только при наличии на уггравл - ющем входе этого регистра разрешающего сигнала, поступающего с выхода первого блока 23 сравнени .to the inputs of the formate: m 27 of the register of 26 characters, respectively, and the entry of information into the driver is only possible if there is an enable signal on the input of this register, coming from the output of the first comparison unit 23.

Выходна  информаци  формировател  27 подаетс  на вход второго блока 28 сравнени , где она сравниваетс  с начальным порогом измер емой величины, задаваемым блоком 29. При попадании значени  информации, внутрь зоны нуль порог блока 29 блок 28 сравнени  вы- дает разрешающий сигнал блоку 30 управлени . Аналогичный сигнал подаетс  на этот блок при по влении в регистре 26 знака информации о наличии отрицательной величины (в этом случае по установочному сигналу, поступающему на блок обработки, одновременно осуществл етс  перепись информации из блока 34 в регистр 35, т.е. корректируетс  значение начальной на- грузки).The output information of the imaging unit 27 is supplied to the input of the second comparison unit 28, where it is compared with the initial threshold of the measured value specified by the block 29. When the information value falls inside the zone zero, the threshold of the unit 29 of the comparison unit 28 produces an enable signal to the control unit 30. A similar signal is sent to this block when a sign appears in register 26 on the presence of a negative value (in this case, the setup signal sent to the processing block simultaneously records information from block 34 to register 35, i.e. the initial value is corrected loads).

При наличии на первом входе блока 30 управлени  разрешающего сигнала от блока 28 сравнени  блок 30 включает формирователь 31 пилообразного . напр жени , который через резистор 7 выдает дополнительный ток на вход интегратора 32.When the permissive signal from the comparison unit 28 is present at the first input of the control unit 30, the unit 30 includes a sawtooth 31. voltage, which through the resistor 7 produces an additional current to the input of the integrator 32.

Пол рность этого зависит от наличи  или отсутстви  на втором входе блока 30 управлени  выходного сигнала от регистра 26 знака: при наличии сигнала от блока 26 выходное напр жение блока 31 увеличиваетс , а при отсутствии - уменьшаетс . Под воздей- ствием дополнительного тока на выходе интегратора регистр 26 и формирователь 27 стрем тс  установитьс  в состо ние , соответствующее нулевой нагрузке (т.е. нули в формирователе 27 и состо ние, соответствующее знаку плюс в регистре 26). При ненагружен- ном датчике (т.е. при наличии разре- шак цего сигнала с блока 28) величина выходного напр жени  блока 31 рыскает в пределах единицы младшего разр да индикации, периодически пилообразно увеличива сь и уменьша сь.The polarity of this depends on the presence or absence at the second input of the output control block 30 from the register 26 of the sign: if there is a signal from the block 26, the output voltage of the block 31 increases, and if it is not, it decreases. Under the influence of the additional current at the integrator output, the register 26 and the shaper 27 tend to be set to the state corresponding to zero load (i.e., the zeros in the shaper 27 and the state corresponding to the plus sign in register 26). When the sensor is not loaded (i.e., if there is a low signal from block 28), the value of the output voltage of block 31 scans within the unit of the least significant bit of the display, periodically increasing and decreasing.

5 о 5 5 about 5

о about

Q Q

5five

5five

00

на котором сто застало окончание разрешающего сигнала от Олока 28,on which a hundred caught the end of the resolution signal from Oloka 28,

При наличии изменений входной величины со скоростью, больи1ей скорое- - ти дрейфов элементов преобразовател , работа системы коррекции аддитивных помех блокируетс  запрещающим сигналом на выходе блока 23, так как при этом запрещаетс  передача информации в форм11рователь 27 результата.If there are changes in the input value with a speed greater than the speed of drift of the converter elements, the operation of the system for correction of additive interference is blocked by a inhibitory signal at the output of block 23, since it prohibits the transmission of information to the result generator 27.

В случае превышени  значением информации формировател  27 порога, задаваемого блоком 29, блок 28 сравнени  через блок 30 запрещает изменение напр жени  на выходе блока 31 (т.е. нулевое значение фиксируетс ).If the value of information of the driver 27 is exceeded by the threshold set by block 29, comparison block 28 through block 30 prohibits a change in voltage at the output of block 31 (i.e., a zero value is fixed).

При необходимости ручного изменени  начальной нагрузки при нажатии на кнопку 39 ручной установки через элемент 38 И разрешаетс  перепись содержимого блока 34 в регистр 35 блока 25 обработки.If it is necessary to manually change the initial load, pressing the manual setting button 39 through item 38 is allowed to transfer the contents of block 34 to register 35 of processing block 25.

Дл  предотвращени  нежелательных изменений информации вблизи нулевого уровн  (внутри зоны порога начальной нагрузки, т.е. в неинформационном участке диапазона работы) переключатель 37 дискретности выходного кода блокирует изменение информации в младших разр дах формировател  27 результата (число этих разр дов обычно составл ет 1 дес тичный или 4 двоичных; ) .To prevent undesirable changes in information near the zero level (inside the zone of the initial load threshold, i.e., in the non-information section of the operating range), the output code resolution switch 37 blocks the change of information in the lower bits of the result generator 27 (the number of these bits is usually 1 decade Single or 4 binary;).

Таким образом, при работе вне зоны порога, задаваемого блоком 29, работа устройства аналогична работе прототипа . При нулевой нагрузке на датчик медленные дрейфы напр жени  смещени  демодул тора и интегратора компенсируютс  по мере натекани  отклонени  от нулевых показаний. При быстром изменении измер емой величины работа компенсатора прекращаетс  и не возобновл етс  до момента успокоени  в разгруженном состо нии.Thus, when operating outside the threshold zone defined by block 29, the operation of the device is similar to that of the prototype. At zero load on the sensor, the slow drifts of the bias voltage of the demodulator and integrator are compensated as the deviation from the zero readings occurs. With a rapid change in the measured value, the operation of the compensator ceases and does not resume until the moment of tranquility in the unloaded state.

Такое построение преобразовател  позвол ет устранить аддитивные неин- формативные воздействи  (Уход нул ), т.е. повысить точность измерени  входной механической величины.,Such a construction of the converter makes it possible to eliminate the additive non-informative effects (Leaving zero), i.e. improve the accuracy of measuring the input mechanical quantity.,

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula При отсутствии разрешающего сигна- 1. Аналого-цифровой преобразовала от :блока 28 блок 30 останавливает тель неэлектрических величин, содержащий мостовой датчик, первьш и второй выходы измерительной диагоналиIn the absence of an enabling signal, 1. Analog-to-digital transformed from: block 28, block 30 stops the body of non-electric values, containing the bridge sensor, the first and second outputs of the measuring diagonal работу формировател  31 пилообразного напр жени , выходное напр жение коTODoro фиксируетс  на том уровне.the operation of the sawtooth generator 31, the output voltage of the COVODoro is fixed at that level. которого подключены соответственноwhich are connected accordingly к первому и второму входам масштабирующего усилител , а первый и второй входы диагонали питани  соединены соответственно с первым и вторым выходами блока питани , вход опорного напр жени  которого объединен с первым выводом первого токоограничиваю- щего элемента, выполненного на резисторе , и подключен к выходу источника опорного напр жени , управл ющий вход блока питани  объединен с одноимен- . ным входом фазочувствительного демодул тора , информационный вход которого соединен с выходом масштабирую- щего усилител , а выход подключен к первому выводу второго токоограничи- вающего элемента, выполненного на резисторе, второй вывод которого объединен с первым выводом третьего то- коограничивающего элемента, выполненного на резисторе, и соединен с входом интегратора, выход которого через компаратор подключен к D-входу D- триггера, С-вход которого объединен с первы м входом элемента И, входом делител  частоты и соединен с выходом тактового генератора, второй вход элемента И объединен с управл ющим входом ключа и подключен к выходу D-триггера, информационньй вход ключа  вл етс  шиной нулевого потенциала, а выход соединен с вторыми выводами первого и третьего резисторов, третий вход элемента И подключен к первому выходу формировател  временных интервалов, вход которого соединен с выходом делител  частоты, информаци- Ьнный вход первого счетчика подключен к выходу элемента задержки, формирователь импульса сброса, формирователь результата, счетный триггер, отличающийс  тем, что, с целью повьгагени  точности преобразовани  за счет компенсации аддитивных помех, в него введены формирователь пилообразного напр жени , четвертый токоограничивающий элемент, выполненный на резисторе, второй и третий счетчики импульсов, первый и второй блоки сравнени , блок задани  начального порога ,скорости изменени  измер емой величины, блок управлени , блок задани  начального порога измер емой величины, регистр знака, элемент ИЛИ, кнопка, блок обработки, выполненный на последовательно соединенных блоках масштабировани , линеа- ризаторе, вычитателе и регистре наto the first and second inputs of the scaling amplifier, and the first and second inputs of the power diagonal are connected respectively to the first and second outputs of the power supply unit, the input voltage of which is combined with the first output of the first current limiting element and the reference source voltage control input power supply unit combined with the same name. the phase-sensitive demodulator input, the information input of which is connected to the output of the scaling amplifier, and the output connected to the first output of the second current-limiting element made on the resistor, the second output of which is combined with the first output of the third current-limiting element made on the resistor and connected to the integrator input, the output of which through the comparator is connected to the D input of a D-flip-flop, whose C input is combined with the first input of the And element, the input of a frequency divider and connected to the output ta A generator, the second input of the AND element is combined with the control input of the key and connected to the output of the D-flip-flop, the information input of the key is a zero potential bus, and the output is connected to the second terminals of the first and third resistors, the third input of the AND element is connected to the first output of the imager time intervals, the input of which is connected to the output of the frequency divider, the information input of the first counter is connected to the output of the delay element, the shaper of the reset pulse, the shaper of the result, the counting trigger, distinguishing Is that, in order to improve the accuracy of the conversion due to the compensation of additive noise, a saw driver is introduced into it, the fourth current limiting element made on the resistor, the second and third pulse counters, the first and second comparison blocks, the initial threshold setting unit, the speed changes in the measured value, control unit, set the initial threshold of the measured value, the register of the sign, the OR element, the button, the processing unit, performed on the series-connected scale blocks Hovhan, linearized polarizers, at subtractor and register 5 five 00 5five 00 5five 00 5five чальнон нагрузки, входы данных и ходы которого соединены соответственно , с соответствующими выходами лине- аризатора и вторыми входами вычита- тел , выходы блока задани  начального порога скорости изменени  измер емой величины соединены с соответствующими первыми входами первого блока сравнени , вторые и третьи входы которого подключены соответственно к соответствующим информационным выходам второго и третьего счетчика импульсов , информационные входы которого объединены и подключены к выходу элемента задержки, установочные входы первого, второго и третьего счетчиков импульсов объединены и подключены к выходу формировател  импульсов сброса, вход которого подключен к первому выходу формировател  временных интервалов, вход которого объединен с управл ющим входом блока питани  датчика, а второй выход соединен с входом счетного триггера, пр мой и инверсный выходы которого .соединены соответственно с управл ющими входами второго и третьего счетчиков импульсов, первый и второй входы формировател  пилообразного напр жени  подключены соответственно к первому и второму выходам блока питани  датчика, первый вьшод четвертого резистора соединен с входом интегратора , а второй вывод подключен к выходу форшфовател  пилообразного напр жени , третьи входы которого соединены с соответствующими выходами блока управлени , выходы блока задани  начального порога измер емой величины соединены с соответствующими первыми входами второго блока сравнени , выход переключател  дискретности выходного кода соединен с входом переключател  дискретности формировател  результата, а вход объединен с первым входом блока управлени  и подключен к выходу второго блока сравнени , второй вход блока управлени  объединен с первым входом элемента ИЛИ и подключен к выко ду регистра знака, вход которого объединен с входом формировател  результата и соединен с соответствующими выходами вычитател , информационные входы блока масштабировани  соединены с соответствующими информационными выходами первого счетчика импульсов , а установочный вход регистраthe load data, the data inputs and the paths of which are connected, respectively, with the corresponding outputs of the linearizer and the second inputs of the subtracter; the outputs of the initial threshold rate of change of the measured value are connected to the corresponding first inputs of the first comparison unit, the second and third inputs of which are connected respectively to the corresponding information outputs of the second and third pulse counter, the information inputs of which are combined and connected to the output of the delay element, the first, second and third pulse counters are combined and connected to the output of the reset pulse shaper, the input of which is connected to the first output of the time interval shaper, the input of which is combined with the control input of the sensor power supply unit, and the second output is connected to the input of the counting trigger, direct and the inverse outputs of which are connected respectively to the control inputs of the second and third pulse counters, the first and second inputs of the sawtooth generator are connected respectively to the first the first and second outputs of the sensor power supply unit, the first output of the fourth resistor is connected to the integrator input, and the second output is connected to the output of the sawtooth forshfiter, the third inputs of which are connected to the corresponding outputs of the control unit, the outputs of the initial threshold set value unit are connected to the corresponding first the inputs of the second comparison unit, the output of the output code discrete switch is connected to the input of the discrete switch of the result generator, and the input is combined with the first the input of the control unit and connected to the output of the second comparator unit, the second input of the control unit is combined with the first input of the OR element and connected to the output of the sign register whose input is combined with the input of the result generator and connected to the corresponding outputs of the subtractor, the information inputs of the scaling unit are connected to the corresponding information outputs of the first pulse counter, and the register setup input начальной нагрузки подключен к выходу элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом кнопки, управл ющий вход формировател  результата подключен к выходу первого блока сравнени , а выходы соединены с соот- ветствук цими вторыми входами и второго блока сравнени  и  вл ютс  выходной шиной,the initial load is connected to the output of the OR element, the second input of which is connected to the button output, the control input of the result former is connected to the output of the first comparison unit, and the outputs are connected to the corresponding second inputs of the second comparison unit and are 2, Преобразователь по п.1, о т - личающийс  .тем, что блок управлени  выполнен на первом и вто ,УВеличе ие 2, the Converter according to claim 1, about t - different. The fact that the control unit is made on the first and second, increased 22 .t/ffcat t//f.t / ffcat t // f ром элементах И и первом и втором инверторах , выходы-первого и второго элементов И и периого инвертора  вл ютс  соответствую цими выходами блока управлени , первые входы первого и второго элементов И объединены с входом первого инвертора и  вл ютс  первым входом блока управлени , второй вход второго элемента И соединен с выходом второго инвертора, вход которого объединен с вторым входом первого элемента И и  вл етс  вторым входом блока управлени .Both the first and second inverters and the first and second elements of the first and second inverters are the corresponding outputs of the control unit, the first inputs of the first and second elements And are combined with the input of the first inverter and are the first input of the control unit, the second input of the second element I is connected to the output of the second inverter, the input of which is combined with the second input of the first element I and is the second input of the control unit. От Вл. 28 О From Vl. 28 o От /f.6From /f.6 ) -) - Риг.2Rig.2