Принцип измерения

Конденсатор заряжается до уровня напряжения питания и потом разряжается по резисторам тензодатчика. Время разряда до установленного уровня триггера измеряется с очень высокой точностью при помощи ВЦП (время-цифрового преобразователя). Типовое время разряда находится в диапазоне 100 мкс. Типовое разрешение одного измерения модулем ВЦП составляет 20 пс.  Процесс измерения повторяется в определённом порядке очерёдности с обоими резисторами полумоста, при этом используется одни и те же конденсатор и компаратор. При вычислении соотношения результатов абсолютные значения и температурная зависимость конденсатора и компаратора выпадают из результата измерения.   Дополнительные запатентованные схемы и алгоритмы  компенсируют ошибки и влияния, такие как внутреннее сопротивление драйверов выхода (Rdson) и времени задержки компаратора. Результат очень точен и устойчив по температуре и здесь практически нет ошибок усиления. В одно измерение входят 8 циклов заряда-разряда для того чтобы решить задачу по компенсации.  При использовании метода  не нужен полный мост, здесь достаточно полумоста. Полумост получает питание напрямую от схемы. Поэтому нет необходимости организации отдельного электропитания тензодатчика, и опорное напряжение здесь не требуется.
Вследствие импульсного характера измерений, методом PICOSTRAIN легко контролировать ток всей системы и значительно снижать его потребление по сравнению с традиционными системами с АЦП.
Принцип измерения  PICOSTRAIN показывает новый подход к измерению тензодатчиками. В отличие от моста Уинстона, где изменение сопротивления переводится в изменение напряжения,    метод PICOSTRAIN переводит его в высокоточное измерение интервалов времени. Для этого резисторы тензодатчиков соединяются с конденсатором, образуя при этом фильтр низких частот.

Базовые расчёты: Постановка задачи измерения

Металлический тензодатчик изменяет свои размеры при механической деформации, особенно по длине. Обозначим относительное изменение его длины:

Растяжение (e) = dL/L

Распространённые тензодатчики обладают максимальным типовым растяжением в

e(max) = 1000 µ (1000 x 10-6 или 0,1 %).

Соотношение между изменением сопротивления и изменением длины называется фактор К или коэффициент растяжения.

dR/R = K x dL/L

Для металлических тензодатчиков типовой фактор К будет равен 2. Таким образом максимальное изменение сопротивления тензодатчика получается как

dR(max)/R = e(max) x K = 2000 ppm

Если тензодатчик подсоединён по схеме моста Уистона, то это соответствует максимальному напряжению сигнала выхода в 2 мВ/В. Сопротивление типовых металлических тензодатчиков составляет 350 Ом или 1000 Ом. Максимальное изменение сопротивления и, таким образом эффективный диапазон измерения, будет от 0,7 Ом до 2 Ом. Это небольшое изменение и оно должно быть разрешено в соответствии с задачами измерения. Диапазон необходимого разрешения очень широк. Он находится между 10 ENOB (эффективные биты) (например, в датчиках давления) и 18 ENOB (эффективные биты) (например в калибровочных весах). В верхнем диапазоне точность измерения будет:
разрешение : 2000 ppm/218 = 0,008 ppm эффективного
или 26,9 эффективных битов ENOB по отношению к полному сопротивлению.

Типовые значения скорости измерения находятся в диапазоне

2 — 8 Гц (например, для весов)

4 — 10 КГц (например, для датчиков давления).