Цифровой тензорезисторный преобразователь Советский патент 1987 года по МПК G01R17/06 G01B7/16 G01L9/04 

усилитель 8 и результат перемножения перемножитель 9.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии измеряемой величины и некоторой начальной температуре, например 20°С, тензомост 1 и тер- мочувствительньй мост 2 сбалансиро1Q ваны. При этом напряжения на измерительных диагоналях тензомоста 1 и термочувствительного моста 2, на выходах делителя 7, усилителя 8 и перемножителя 9 равны нулю. Выходной код

15 также равен нулю. При воздействии на тензомост 1 измеряемой величины при фиксированной начальной температуре магнитный поток Ф , создаваемый током I , протекающим по обмотке 17 с

2Q числом витков W , вызывает ЭДС в выходной обмотке 20 компаратора 4 токов, которая при превьщ1ении порога

Изобретение относится к цифровым средствам измерений механических величин электрическими методами с использованием тензомостовых первичных преобразователей.

Цель изобретений - повышение точности измерения за счет исключения температурной погрещности трансформаторного компаратора токов.

На чертеже представлена структурная схема цифрового тензорезисторного преобразователя.

Цифровой тензорезисторный преобразователь состоит из тензомоста 1, термочувствительного моста 2, источника 3 питания, трансформаторного компаратора 4 токов, нуль-органа 5, блока 6 управления, управляемого делителя 7 напряжения, сумм1фу1ощего усилителя 8, аналогового перемножите- ля 9 напряжений и резисторов 10-13.

Термочувствительный мост 2 служит для преобразования температуры тензомоста 1, входящего в состав моста 2, 25 что является сигналом об увеличении в напряжение, которое подается с его- выходного кода блока управления, ко- измерительной диагонали на входы суммирующего усилителя 8. Резисторы 14,

.срабатывания нуль-органа 5 переводит его из состояния О в состояние 1,

торый, увеличивая значение кода, по- вьппает выходное напряжение управляемого делителя 7 напряжения до тех тельного моста.30 пор, пока магнитный поток Ф , создаТензомост 1 предназначен для пре- ваемый током 1 ,, протекающим через

15 и 16 образуют плечи термочувствирезистор 11 по обмотке 18 или 19, не компенсирует направленный встречно магнитный поток Ф, . При выполнении условия

образования измеряемой величины в напряжение, которое с его измерительно диагонали через резистор 10 подается во входную обмотку 17 трансформатор- ного компаратора 4. Диагональ питани тензомоста 1 включена в плечо термо- чувствите:1ьного моста 2.

Источник 3 питания включен в цепь питания термочувствительного моста 2 и управляемого делителя 7 напряжения

Трансформаторный компаратор 4 токов служит для преобразования алгебраической суммы магнитных потоков, создаваемых токами входных обмоток 17, 18 и 19, в напряжение, которое с выходной обмотки 20 подается на вход нуль-органа 5, выход которого соединен с блоком 6 управления.

Подключение резисторов 11, 12 и 13 к тон или иной обмотке (18, 19) зависит от того, в фазе или в проти - вофазе с напряжением источника питания находится выходное напряжение делителя 7, от знаков аддитивной и мультипликативной температурных по- rpt iiiHoc-.Teii, от того, инвертируют или не инвертируют результат сложения

усилитель 8 и результат перемножения перемножитель 9.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии измеряемой величины и некоторой начальной температуре, например 20°С, тензомост 1 и тер- мочувствительньй мост 2 сбалансированы. При этом напряжения на измерительных диагоналях тензомоста 1 и термочувствительного моста 2, на выходах делителя 7, усилителя 8 и перемножителя 9 равны нулю. Выходной код

также равен нулю. При воздействии на тензомост 1 измеряемой величины при фиксированной начальной температуре магнитный поток Ф , создаваемый током I , протекающим по обмотке 17 с

числом витков W , вызывает ЭДС в выходной обмотке 20 компаратора 4 токов, которая при превьщ1ении порога

что является сигналом об увеличении выходного кода блока управления, ко-

.срабатывания нуль-органа 5 переводит его из состояния О в состояние 1,

ваемый током 1 ,, протекающим через

5

о

5

R

резистор 11 по обмотке 18 или 19, не компенсирует направленный встречно магнитный поток Ф, . При выполнении условия

Ф, - Ф О(1)

ЭДС выходной обмотки 20 равна нулю, нуль-орган 5 находится в состоянии О, а значение выходного кода устройства соответствует значению измеряемой величины.

Условие () может быть представлено в следующем виде:

и-Кгм Х

-W,

Wj О,

(2)

и N

R,/+ R/ R/N:

где и - напряжение источника питания; К,. - коэффициент чувствительности

0

тензомоста к измеряемой величине;X - измеряемая величина.

R

5

Тм

R. W, - R, сопротивление диагонали теп- зомоста;

сопротивление четвертого резистора 10;

число витков обмотки 17, сопротивление пятого речисто- ра 11,

Nn,W, соответственно текущее и наибольшее значения кода в десятичной системе счисленияj число витков обмотки 18 или

13

Из

обмотки 19. (2) находим

N.

(3)

W2(. W.-Rj-N -K,,

Из (3) следует, что значение выходного кода тензопреобразователя линейно зависит от измеряемой величины.

Изменение температуры окружающей среды приводит к появлению аддитивной и мультипликативной составляющих температурной погрешности на выходе тензомоста. Напряжение холостого хода измерительной диагонали тензомоста при этом может быть представлено в следующем виде:

и

тм. XX

и( +cfQol + e-/i-X W

где с/ Р - приращение температуры окружающей среды

о/ - коэффициент аддитивной температурной погрешности тензомоста;

/} - коэффициент мультипликативной температурной погрешности тензомоста.

Однако изменение температуры приводит также к появлению напряжений на выходах термочувствительного моста 2, усилителя 8 и перемножителя 9. Выходное напряжение U.,, суммирующего усилителя 8 и выходное напряжение

и

пн

аналогового перемножителя 9 напряжении определяются выражениями

Ucv

где К.

К

су

и c- e-Kg-K , (5)

-коэффициент передачи термочувствительного моста 2

-коэффициент усиления суммирующего усилителя 8,

N

f J N

ivi

)(и.ч 9 К,

), (6)

- коэффициент усиления перемножителя напряжений по первому входу,50

коэффициент усиления перемножителя напряжений по второму входу.

усилие отсутствия магнитного 55 сер;1,ечннке компаратора А мозаписано следующим образом:

Ф1 - .-- . - J 4 - О,

37780 где

10

f - магнитньпЧ поток, создаваемый током, протекающим по обмотке 17 при 0; ф, - магнитный поток, создаваемый током, протекающим через седьмой резистор 13 4 магнитный поток, создаваемый током, протекающим через шестой резистор 12. Условие (7) с учетом (А)-(6) имеет следующий вид:

и(КтмХ + fQ- , X) „U-N

IA) «.в - .. V

Rr N

15

где R - сопротивлениезистора 13J R . - сопротивление

тора 12. Из (8) находим

Wj о,

(8) седьмого решестого резис

X 1 +

N -Wi- (RTM+

п, ,-K, .)

R.

0 су riHi

1

+ yjA

Кти

rW2(R.).

W.RTJ

к..(1 f--)

т м

(9)

Из (9) условий

следует, что при выполнении

0

5

0

Кр KC

ПН1

5 п.к

R и ,

WliJ J -l-Bl lif- iL W -R.

/

KT,

(10)

(11)

измеренное

1 7

значение X

не зависит от

изменений температуры тензомоста и определяется вьфажением

W2 (R тм + RO

X

,

N,

(12)

50

55

аналогичным выражению (3), полученному при .

Таким образом, суммарная погрешность (без учета долговременной стабильности) предлагаемого устройства в условиях изменения температуры окружающей среды от О до при различных значениях температуры тензомоста и измерительном схемы не превышает 0,2%.

Формула изобретения Цифровой тензорезисторный преобу

раэователь, содержащий источник питания, первый вывод которого соединен с общей шиной, тензомост, первая вершина диагонали питания которого соединена с первым выводом первого резистора, трансформаторный компаратор токов с двумя входными обмотками, соединенными последовательно, и выходной обмоткой, первый вывод которой соединен с общей шиной, суммирующий усилитель, последовательно соединенные нуль-орган, блок управления и управляемый делитель напряжения, причем выход блока управления соединен с выходом преобразователя, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет исключения температурной погрешности трансформаторного компаратора токов, в него введены аналоговый перемножитель напряжений, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой резисторы, третья входная обмотка трансформаторного компаратора токов, которая через второй резистор соединена с измерительной диагональю тензомоста, вывод первого резистора и первая вершина диагонали питания тензомоста и

Редактор Е.Копча Заказ А125/42

Составитель В.Семенчук Техред В. Кадар

Корректор

Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

термочувствительного моста соединены с вторым выводом источника питания и с опорным входом управляемого делителя напряжения, первые выводы третьего и четвертого резисторов соединены с общей шиной, а вторые выводы соединены соответственно с первым и вторым входами суммирующего усилителя, первый вход аналогового перемножителя напряжений соединен с выходом сумми- |рующего усилителя и через пятый резистор - с первым выводом первой входной обмотки трансформаторного компаратора токов, при этом общие выводы входных обмоток соединены с общей шиной, выход управляемого делителя напряжения соединен с вторым вхо-т дом аналогового перемножителя напряжений и через шестой резистор с вторым выводом второй входной обмотки, выход аналогового перемножителя напряжений через седьмой резистор соединен с вторым выводом второй входной обмотки, вход нуль-органа - с вторым выводом выходной обмотки трансформаторного компаратора токов, вторые выводы третьего и четвертого резисторов - соответственно с вторым выводом первого резистора и с второй вершиной диагонали питания тензомоста ,

0

5

0

Корректор Н.Король

1;зобретение относится к цифровым средствам измерений механических величин электрическими методами с использованием тензомостовых первичных преобразователей. Цель изобретения - повышение точности измерения - достигается за счет исключения температурной погрешности трансформаторного компаратора тока. Для этого в устройство дополнительно введены аналоговый перемножитель 9 напряжений, шесть резисторов и третья входная обмотка трансформаторного компаратора 4 тока. Преобразователь также содержит тензо- мост 1, термочувствительный мост 2, источник 3 питания, нуль-орган 5, блок 6 управления, управляемый делитель 7 напряжения, суммирующий усилитель 8, резисторы 10-16. Термочувствительный мост 2 имеет плечи, образованные резисторами 14, 15 и 16, и служит для преобразования температуры тензомоста 1 в напряжение, которое подается на входы усилителя 8, входные обмотки 17, 18 и 19, выходную обмотку 20. Суммарная погрешность указанного устройства при изменении температуры окр ужающей среды от О до 10°С при различных значениях температуры тензомоста и измерительной схемы не превьпиает 0,2%. 1 ил. (Л ffoff со со 00 12 13