Устройство для преобразования деформации упругого чувствительного элемента в токовый выходной сигнал Советский патент 1980 года по МПК G01B7/16 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть при.менено в датчиках теплоэнергетических параметров с унифицированным выходным сигналом.

Известно устройство для преобразования деформации упругого элемента датчика давления в токовый выходной сигнал, содержащее тензорезнстор, два терморезистора, два стабилизатора тока, усилитель постоянного тока, стабилизатор напряжения и блок отрицательной обратной связи {.

Недостаток данного устройства -г невысокая точность, обусловленная малым уровнем выходного сигнала тензосхемы (один активный тензорезистор), отсутствием схемы компенсации нелинейности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройстве для преобразования деформации упругого чувствительного элемента в токовый выходной сигнал, содержащее располагаемый на упругом элементе тензометрический мост, стабилизатор напряжения, первый выход которого соединен с одной вершиной диагонали питания моста, стабилизатор тока, соединенный с другой вершиной диагонали питания моста, усилитель, вход которого

соединен с измерительной диагональю моста, а выход - со входом стабилизатора напряжения и выходной шиной устройства, цепочку из последовательно соединенных термозависимого н термостабильного резисторов, блок обратной-связи и элемент компенсации температурного ухода начального уровня сигнала, включенные в плечи моста 2. Недостатком устройства является невысокая точность, обусловленная тем, что в данном измерителе элементы компенсации

10 ухода начального уровня сигнала и обратной связи включаются в плечи тензомоста, совмещенная схема температурной компенсации не позволяет производить раздельно компенсацию чувствительности н компенсацию ухода нуля, а корр екция нелинейности

выходного сигнала тензосхемы, необходимость которой обуславливается нелинейностью характеристик реальных упругих чувствительных элементов, в частности мембран, вообще отсутствует.

2д Цель изобретения - повышение точности измерений.

Это достигается тем, что устройство снабжено элементом коррекции нелинейности тракта, крайние точки цепи из термостабнльного и термозависнмого резисторов включены в измерительную диагональ моста, элемент компенсации температурного ухода начального уровня сигнала включен между средней точкой этой цепи и первым выходом стабилизатора напряжения, вход блока обратной связи соединен с общей шиной устройства, первый выход этого блока - со средней точкой цепи резисторов, а второй выход - со вторым выходом стабилизатора напряжения, а элемент коррекции включен между зторым выходом блока обратной связи и выходом усилителя. Ыа чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство для преобразования деформации упругого чувствительного элемента в токовый выходной сигнал содержит тензометрический мост 1 из тензорезисторов любого типа, закрепленных на упругом элементе (на чертеже не показан), с- абилизатор 2 напряжения, соединенный одним выходом с вершиной диагонали питания моста 1, стабилизатор 3 тока, соединенный с другой вершиной той же диагонали, усилитель 4, включенный в измерительную диагональ моста 1, термозависимый резистор 5 и термостабильный резистор 6, соединенные последовательно и включенные в измерительную диагональ моста 1, блок 7 обратной связи, один из выходов которого соединен со средней тонкой цепи резисторов 5 и, 6, а другой - со вторым выходом стабилизатора 2 напряжения, элемент 8 компенсации температурного ухода начального уровня сигнала, включеннь 1Й между средней точкой цепи резисторов 5 и б и первым выходом стачбилизатора 2 напряжения, и элемент 9 коррекции нелинейности тракта, включенный между вторым выходом блока 7 обратной связи и выходом усилителя 4. Выходные шиьы 10 и 11 устройства соединены соответственно со входом стабилизатора 2 напряжения и входом блока 7 обратной связи. Шика 11 является общей для всей системы и может 6tjiTb заземлена. Устройство работает следуюцгим образом. При отсутствии деформации на выходе тензометрического моста I сигнал равен нулю, так как мост 1 сбалансирован выбором величин элементов блока 7 обратной связи, резисторами 5 и 6 и элементом 8. По щинам 10 и 11 устройства протекает ток, равный начальному току-потребления электронной схемы. Под действием деформации на выходе моста 1 появляется сигнал, который усиливается усилителем. 4. В выходной цепи усилителя 4 и на первом выходе блока 7 обратной связи появляются токи, пропорциональные деформации упругого чувствительного элемента. Ток на выходе усилителя является мерой измеряемого параметра. При изменении температуры окружающей среды изменяется величина теомозависимого резистора 5, тем самым изменяется токораспреде71ение в цени резисторов 5 и 6, что приводит к изменению коэффициента передачи усилителя 4. Это изменение по своей величине равно, я по направлению обратно изменению чувствительности тензометрического моста. Таким образом осуществляется компенсация температурного изменения чувствительности моста I. Компенсация температурного ухода начального уровня сигнала происходит за счет элемента 8, параметры которого выбирают таким образом, чтобы токораспределение в тензорсзисторах моста I было направлено встречно изменению начального уровня сигнала те)зомоста при изменении температуры. Нелинейность тракта корректируется путем управления нелинейностью устройства при включении элемента 9 последовательно со стабилизатором 3 тока и последовательно с выходом усилителя 4. При использовании предлагаемого устройства взамен ранее выпушенных преобразователей к датчикам давления, расхода газа, усилия, перемещения и т.п. в системах автоматического контроля и регулирования технологических процессов в химической. нефтехимической, газовой, теплоэнергетичесКОИ и других отраслях народного хозяйства может быть достигнут существенный экономический эффект за счет повышения точности регулирования параметров контролируемых объектов. Формула изобретения Устройство для преобразования деформации упругого чувствительного эле.здента в токовый выходной сигнал, содержащее располагаемый на yfipyroM элементе тензометрический мост, стабилизатор напряжения, первый выход которого соединен с одной вершиной диагонали питания моста, стабилизатор тока, соединенный с другой вершиной диагонали питания моста, усилитель, вход которого соединен с измерительно диагональю моста, а выход - со входом стабилизатора напряжения и выходной шиной устройства, цепочку из последовательно соединенных термозависимого и-термостабильного резисторов, блок обратной связи и элемент компенсации температурного ухода начального уровня сигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено эл ементом коррекции нелинейности тракта, крайние точки цепи ° из термостабильного и термозависимого резисторов включены в измерительную диагональ моста, элемент компенсации температурного ухода начального уровня сигнала включен между средней точкой этой цепи и первым выходом стабилизатора напряжения, вход блока обратной связи соединен с рбщей шиной устройства, первый выход

(inro fvioKH CO средней точкой цепи peuHio)()M. ч BT(()H ныхол c(j вторым выходом стдГшлизатора напряжения, а элемент коррекции включен между вторым выходом блока обратной связи и выходом усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3646815, кл. 73Ш8, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 430277, кл. О 01 В 7/18, 1971 (прототип).