Тензопреобразователь Советский патент 1986 года по МПК G01B7/16 

f

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения механических напряжений.

Цель изобретения - повышение точности путем повышения помехозашищен- ности и температурной стабильности.

На чертеже изображена функциональная схема тензопреобразователя.

Тензопреобразователь содержит источник 1 питания, подключенный к нему тен- зомост 2, первый 3 и второй 4 преобразователи напряжение-ток, выполненные в виде последовательно соединенных операционных усилителей 5 и 6, полевых транзисторов 7 и 8 и токоограничительных резисторов 9 и 0, входной резистор 11, включенный между инвертируюш.ими входами операционных усилителей 5 и 6, преобразователем 12 ток - напряжение, выполненным в виде операционного усилителя 13 с отрицательной обратной связью, первым 14 и вторым 15 источниками тока, выполненными в виде операционных усилителей 16 и 17, полевых транзисторов 18 и 19 и токозадаю- 1ЦИХ цепей 20 и 21. Токозадающая цепь 20 состоит из резистора 22 и терморезистора 23, токозадающая цепь 21 - из резистора 24.

Устройство содержит также источник 25 опорного напряжения. Первый 3 и второй 4 преобразователь напряжение-ток преобразуют напряжения разбаланса тензомоста 2 в ГОК, ве.личина которого ограничивается входным резистором 11. Преобразователь 12 ток - напряжение образует на своем выходе, являющемся выходом тензопреобразователя, напряжение, пропорциональное разности токов, ноступаюш.их на его инвертируюш.ий и неиквертирующий входы. Первый 14 и второй 15 источники тока предназначены для задания нача.чьных токов преобразователей напряжение- -ток, задаюн1,их начальное выходное нанряжение преобразователя 12 ток -напряжение и для термокомпенсации теплового дрейфа тензопреобразователя. Источник 25 опорного напряжения вырабаты- ваег стабилизированное постоянное напряжение, ностунаюш.ее на неинвертирующие входы операционных усилителей источников 14 и 15 тока. Входной резистор П предназначен для образования цепи, в которой замыкаются токи преобразователей 3 и 4 наг1ряжение -ток.

Токозадающие цепи 20 и 21 предназначены для задания величии начальных выходных токов источников 14 и 15 тока и д. 1Я изменения выходных токов этих источников токов под действием температуры. В зависи- мс)С1и от знака дрейфа тензопреобразова- те.пя терморезистор 23 вк,тючается в цепь 20 или 1,епь 21. Первый 9 и второй 10 токоогра- пнчительные резисторы предназначены для огра1Н1чения величин токов, втекаюгцих в источник питания из цепи, в которой замыкаются токи преобразователей 3 и 4 напряжение -ток.

1245867

Тензопреобразователь работает следующим образом.

Источник 1 питания создает на измерительной диагонали тензомоста 2 разность падения напряжений, пропорциональную разбалансу тензомоста 2. Начальное напряжение на выходе тензопреобразователя определяется разностью токов, постунаюп.1их на неинвертирующий и инвертирующий входы преобразователя 12 ток-напряжение, которая представляет собой сумму разностей токов, вырабатываемых первым 3 и вторым 4 преобразователями напряжение-ток, первым 14 и вторы.м 15 источниками тока.

Компенсация температурного дрейфа тензопреобразователя осуществляется следующим образом.

Дрейф всего тензопреобразователя определяется дрейфом операционных усилителей 5 и 6 (ОУ), входящих в преобразователи 3 и 4 напряжение-ток.

Дрейф ОУ онределяется по формуле

. ДГ

D

где D - тепловой дрейф;

- изменение входного напряжения сдвига ОУ под действием изменения температуры; ДГ -- изменение те.мпературы окружаюгцей среды.

При ЕСДВ О тепловой дрейф стремится к ну;цо. При данном включении ОУ в преобразователи 3 и 4 напряжение-ток выходные напряжения сдвигов возникают на инвертирующих входах ОУ, а следовательно, и на входном резисторе П. На резисторе 11 напряжения сдвигов преобразуются в ток

L/CflBi С/СДВй

/i) Rr.

При равенстве токов источников 14 и 15 тока постоянный ток от этих источников тока через входной резистор 11 не протекает. Для компенсации тока JD разность токов источников 14 и 15 тока должна по величине равняться току /о и быть противоположной по знаку

;-два пU„г., ,

45

R,.

R 24/ 22 +

где UcflBi-выходное напря.жение сдвига

операционного усилителя 5; Усдвй- выходное нанряжение сдвига операционного усилителя 6; -входной резистор 11;

(7,)„ - - величина опорного нанряжения. Из соотношения (1) для конкретного ти- la ОУ вычисляется значение терморезистора 23. В зависимости от знака дрейфа тер- морезпстор 23 включается в токозадаюшую цепь 20 или 21 источника 14 или 15 тока. Для полной компенсации температурного дрейфа терморезистор необходимо выбирать

с характеристикой, соответствующей зависимости (Усдв от температуры.

Введение токозадающих цепей обеспечивает увеличение термостабильности тензо- преобразователя. Наличие первого и второго преобразователей напряжение-ток, преобразователя ток-напряжение, первого и второго источников тока, источника опорного напряжения, входного резистора, токоогра- ничительных резисторов обеспечивает высокий коэффициент ослабления синфазного сигнала, что приводит к высокой помехозащищенности тензопреобразователя.

Формула изобретения

Тензопреобразователь, содержащий источник питания и подключенный к нему теп- зомост, отличающийся тем, что, с целью по- выщения точности путем повышения помехозащищенности и температурной стабильности, оно снабжено первым и вторым преобразователями напряжение - ток, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных операционного усилителя, полевого транзистора и токоограничитель- ного резистора, входным резистором, включенным между инвертирующими входами операционных усилителей преобразователей напряжение-ток, преобразователем ток-напряжение, выполненным в виде операционного усилителя с отрицательной обратной

связью, первым и вторым источниками тока, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных операционного усилителя, полевого транзистора и токоза- дающей цепи, источником опорного напря жения, подключенным к неинвертирующим входам операционных усилителей первого и второго источников тока, инвертирующие входы которых подключены к истокам соответствующих полевых транзисторов источников тока, стоки которых подключены к истокам соответствующих полевых транзисторов и инвертирующим входам соответствующих операционных усилителей преобразователей напряжение-ток, инвертирующий и неинвертирующий входы

0 1ерационного усилителя преобразователя ток-напряжение подключены соответственно к стокам полевых транзисторов первого и второго преобразователей напряжение- ток, а ,ы источников тока и преобразователей напряжение-ток подключены соответственно к минусу и плюсу источника питания.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения механических напряжений. Цель изобретения - повышение точности путем повышения помехозаш,ишенности и температурной стабильности. Преобразователи напряжение-ток преобразуют напряжение разбаланса тензомоста в toK, величина которого ограничивается входным резистором. Преобразователь ток-напряжение образует на выходе напряжение, прямо пропорциональное разности токов, поступающих на его инвертирующий и неинвертирующий входы. Источники тока задают начальные токи преобразователей напряжение-ток и предназначены для термокомпенсации теплового дрейфа. Источник опорного напряжения выра- батЫ|Вает стабилизированное напряжение, поступающее на неинвертирующие входы операционных усилителей источников тока. Токозадающие цепи задают величины начальных выходных токов источников тока и изменяют эти токи под действием температуры. Введение токозадающих цепей обеспечивает увеличение термостабильности тен- зопреобразователя. Наличие преобразователей напряжение-ток, преобразователя ток-напряжение, источников тока и источника опорного напряжения обеспечивает высокий коэффициент ослабления синфазного сигнала, что обеспечивает высокую помехозащищенность тензопреобразователя. 1 ил. с $ (Л ю 4 сд 00 О5