Тензодатчик с температурной компенсацией Советский патент 1991 года по МПК G01L1/22 

ел

С

Изобретение относится к силоизмери- тельной технике. Целью изобретения является повышение точности температурной компенсации и временной стабильности устройства Источник 1 стабилизированного напряжения осуществляет питание термомоста 4 и через термозависимый резистор 2 - питание тензомоста 3 Термозависимый резистор 2 служит для температурной компенсации изменения диапазона тензомоста. Сигнал поступает на вход усилителя 5 Разбаланс термомоста 4 поступает через усилитель 7 на вход смещения усилителя 5, чем компенсирует температурный уход нуля усилителя. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к силоизмерительной технике или технике измерения давления.

Целью изобретения является повышение точности температурной компенсации и временной стабильности устройства.

Схема устройства приведена на чертеже.

Устройство содержит источник 1 стабилизированного напряжения, термозавиеи- мый резистор 2, тензомост 3, образованный резисторами R1...R4, термомост 4, образованный резисторами R5..R9, измерительный усилитель 5, блок перемычек 6, усилитель 7.

Устройство работает следующим образом.

Источник 1 стабилизированного напряжения осуществляет питание термомоста 4, а через термозависимый резистор 2 - питание тензомоста 3. Термозависимый резистор 2 (R5) служит для температурной компенсации изменения диапазона тензомоста. Значение резистора R5 зависит от температурных изменений упругих свойств чувствительного элемента и сопротивления тензомоста. Выбирается значение резистора экспериментальным путем для каждого типа датчиков. Например, для чувствительного элемента из стали 40ХНМ2А и входного сопротивления тензомоста 400 Ом R5 30±1 Ом. Разбаланс тензомоста поступает на входы измерительного усилителя 5, коэффициент которого определяется выражением

Rn +R12

Ki

Rio

О

s|

on о о

Os

где Ki - коэффициент усиления измерительного усилителя;

R10...R12 - значения сопротивления резисторов R10...R12.

Выходным сигналом датчика является сигнал напряжения (0-10)В.

Разбаланс термомоста поступает на входы усилителя 7, выходное напряжение которого определяется выражением

Ur± K2(t-20),

где «2 - коэффициент пропорциональности, В/°С;

t - температура окружающей среды.

Выходной сигнал усилителя 7, пропорциональный отклонению температуры от 20°С, поступает на вход смещения измерительного усилителя 5. Значения резисторов R13, R14, R15 и R16 равны между собой при этом напряжение на выходе усилителя 5 определяется выражением

U -Ki ±K2(t-20), где AU - разбаланс тензомоста.

Компенсация температурного ухода нуля датчика осуществляется следующим образом.

При температуре 20°С регулировкой нуля усилителей 5 и 7 устанавливается нулевой сигнал на выходе датчика. После чего датчик нагревается и, в случае увеличения напряжения выходного сигнала датчика, входы усилителя 7 с помощью перемычек 6 подключаются к термомосту 4 по основной схеме включения, В случае уменьшения напряжения выходного сигнала датчика входы усилителя 7 путем перепайки перемычек 6 подключаются к противоположным точкам термомоста. При этом вместо резисторов R19n R20 в устройстве установлены магазины сопротивления, причем с их помощью устанавливается минимальное значение коэффициента усилителя 7. Уровень температурной компенсации подбирается путем регулирования коэффициента усилителя 7 с помощью магазинов сопротивления таким образом, чтобы значение выходного напряжения датчика при повышенной температуре возвратилось в исходное состояние, то есть к нулю. Коэффициент усиления усилителя 7 определяется отношением R19/R20,

причем R17/R18, . Значения резисторов R19 и R20 выбираются из ряда Е192 (ГОСТ 10318-74), причем наиболее близкими к значениям, полученным на магазинах сопротивления, В зависимости от положения перемычек 6 выходной сигнал датчика определяется выражениями UBux AU-Ki-K2(t-20) или ивых AU-Ki+K2(t-20),

что позволяет обеспечить нужное направление компенсации.

Схема тензодатчика не содержит внутри тензомоста дополнительные резисторы, что позволяет существенно сократить число

точек пайки с 10 до 4 точек. Вследствие этого снижается влияние старения точек пайки и повышается временная стабильность тензодатчика. Кроме того, предлагаемое техническое решение по сравнению с

прототипом позволяет повысить точность температурной компенсации нуля и уменьшить дополнительную температурную погрешность.

25

Формула изобретения

Тензодатчик с температурной компенсацией, содержащий последовательно соединенные источник стабилизированного

напряжения, термозависимый резистор и темзймост, измерительный усилитель, входы которого подключены к соответствующим точкам диагонали моста, отличающийся тем, что, с целью повышения

точности температурной компенсации и временной стабильности тензодатчика, в устройство введены термомост со вторым термозависимым резистором, включенным в одно из плечей, блок перемычек и усилитель разбаланса термомоста, входы которого через блок перемычек подключены к соответствующим точкам диагонали термомоста, выход усилителя разбаланса термомоста подключен к входу смещения

измерительного усилителя, а вход термомоста соединен с выходом источника стабилизированного напряжения.