Тензопреобразователь Советский патент 1989 года по МПК G01B7/16 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при измерении механических величин с помощью тензометри- ческих датчиков.

Цель дополнительного изобретения - повышение надежности работы тензо- преобразователя при возможных обрывах датчиков.

На чертеже изображена функциональная схема тензопреобразователя,

Тензопреобразователь содержит источник 1 питания, тензомост 2, первый и второй преобразователи 3, 4 напряжение - ток, выполненные в Виде последовательно соединенных операционных усилителей 5, 6, полевых транзисторов 7, 8 и токоограничитель- ных резисторов 9, 10, входной резистор 11, включенный между инвертирую- и1ими входами операционных усилителей 5, 6, преобразователь 12 ток - напряжение, выполненный в виде операционного усилителя 13 с отрицательной

%

обратной связью, первый и второй источники 14, 15 тока, источник 16 опорного напряжения, третий источник 17 тока, состоя1ч,ий из операционного усилителя 18, выход которого подключен к затв ору первого полевого транзистора 19, исток которого через первый истоковый резистор 20 подключен к стоку второго полевого транзистора 21, исток которого через второй истоковый резистор 22 подключен к минусу источника питания, биполярный транзистор 23, токозадающий резистор 24, резистор 25, стабилитрон 26. и светодиод 27, аноды которых соединены между собой, а катоды соответственно подключены к противоположным вершинам диагонали питания тензомос- та 2, причем катод светодиода 27 подключен через резистор 25.

Первый и второй преобразователи 3, 4 напряжение - ток преобразуют напряжение разбаланса тензомоста 2 в ток, величина которого ограничивается входным резистором 11, Преобразователь 12 ток - напряжение образует на своем выходе, являющемся выходом Тензопреобразователя, напряжение, пропорциональное разности токов. Поступающих на его инвертирующий и неинвертирующий входы. Первый и второй источники 14, 15 тока предназначены для задания начальных токов преобразователей напряжение ток, задающих начальное выходное напряжение преобразователя 12 ток - напряжение и для термокомпенсации

теплового дрейфа тензопреобразователя. Источник 16 опорного напряжения вырабатывает стабилизированное постоянное напряжение, поступающее на управляюо1ие входы источников 14,

15, 17 тока. Третий источник тока 17 вырабатывает стабилизированный ток, питающий тензомост 2. Транзисторы 19, 21 - согласованная пара полевых транзисторов, включенных по схеме

истокового повторителя с нулевым

смещением. Истоковые резисторы 20, 22 равны между собой и с лужат для установки начального тока стока через полевые транзисторы. Первый

полевой транзистор 19 соединен с биполярным транзистором 23 по схеме составного транзистора. Резистор 25 предназначен для ограничения тока, текущего через стабилитрон 26

и светодиод 27. Стабилитрон 26 служит для ограничения напряжения на питающей диагонали тензомоста 2 при обрыве одного или двух датчиков. Светодиод 27. индицирует обрыв датчиков.

Тензопреобразователь работает следующим образом.

Источник 17 тока вырабатывает стабильный ток, который создает на питающей диагонали тензомоста 2 падение напряжения:

и IM «9

(1)

где и - напряжение питания тензомоста 2; « источника 17 тока;

R j - сопротивление тензодатчика. Стабилитрон 26 подбирается таким образом, чтобы его напряжение стабилизации (UCT) было больше напряжения питания тензомоста (U):

(2)

При соблюдении условия (2) стабилитрон 26 заперт, ток через резистор 25, светодиод 27 не течет и они не влияют на работу тензомоста 2. Стабилитрон 26 и светодиод 27 включены встречно и их обратные токи взаимно компенсируются.

Ток источника тока создает на измерительной диагонали тензомоста 2 разность падения напряжения, пропорциональную разбалансу тензомоста 2. Напряжение с измерительной диагоНали тензомоста 2 преобразуется гфеобразователями 3, 4 напряжение ток на входном резисторе II в ток;

ли

вы

где I

ВЫК

4U

R (3)

-выходной ток преобразователей 3, 4;

-напряжение разбаланса тензомоста 2;

R,, - входной резистор П. Преобразователь 12

жение преобразует ток I в напряток - напряТ

жение, которое является выходным напряжением всего тензопреобразо- вателя. Коэффициент преобразования тока в напряжение определяется отношением cyMNfci резисторов, стоящих в обратных связях операционного усилителя 13 преобразователя 12 ток - напряжение к величине входного резистора 1 1 . При обрыве одного из датчиков напряжение на питающей диагонали тензомоста 2 возрастает в два раза:

и U- 2Rq,(4)

где и

л

- напряжение на питающей диагонали тензомоста 2 при обрыве одного датчика; ток источника 17 тока; Rn- согфотивление датчика. При зтом срабатывает стабилитрон 26 и ограничивает напряжение на питающей диагонали тензомоста 2 своим напряжением стабилизации. При срабатывании стабилитрона 26 включается светодиод 27 и индицирует обрыв датчика. При обрыве двух смежных датчиков, образующих одну из вершин

питаюа(ей диагонали теизомоста 2, срабатывает стабилитрон 26 и весь ток источника 17 тока проходит через

резистор 25, стабилитрон 26 и свето-

диод 27. Резистор 25 выбран таким

образом, чтобы падение напряжения на нем совместно с напряжением стабилизации стабилитрона 26 призакрывало

биполярный транзистор 23. При этом операционный усилитель 18 не отработает полностью опорное напряжение на своем инвертирующем входе, что приведет к уменьшению тока источника

17 тока. Яркость свечения светодиода 27 при обрыве двух датчиков выше. При использовании двухцветного светодиода обрыв одного и двух тензодат- чиков индицируется разными цветами.

Таким образом, введение в тензо- преобразователь резистора 25, стабилитрона 26 и светодиода 27 повышает надежность работы всего устройства и позволяет одновременно индицировать обрывы тензодатчиков.

Формула изобретения

Тензопреобразователь по авт.св.

№ 1381327, отличающийся тем, что, с целью повьппения надежности, он снабжен резистором, стабилитроном и светодиодом, аноды которых соединены между собой, катод стабилитрона подключен к верщине диагонали питания тензомоста, соединенной с эмиттером биполярного транзистора, а катод светодиода через резистор подключен к противоположной вершине

диагонали питания тензомоста.

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано при измерении механических величин с помощью тензометрических датчиков. Цель изобретения - повышение надежности работы тензопреобразователя за счет исключения выхода из строя источника 17 тока при обрывах тензодатчиков тензомоста 2. Для этого введены резистор 25, стабилитрон 26 и светодиод 27, аноды которых соединены, а катоды подключены к противоположным вершинам диагонали питания тензомоста 2. При обрыве датчиков срабатывает стабилитрон 26 и загорается светодиод 27, индицируя обрыв. 1 ил.