Многоканальный тензопреобразователь Советский патент 1981 года по МПК G01B7/16 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для преобразования изменения сопрспгивлениягенаор эисторов в изменениенапряжения с биполярн импульсной модуляцией. Оно может быть использовано, например, в системах тензоме, трии, телеметрии, в частности в многоканал ных тензостанциях с временным уплогнёние каналов. Известны устройства, в которых осуществляется преобразование изменения сопротивления в биполярно дискретизированный сигнал, содержащие тензорезисторный полумост с источником пи тания, коммутатор и операционный усилитель rii. Недостатком этих устройств является температурный уход показаний устройства что ведет к понижению точности измерения, вызванный тем, что полумост постоянно подключен к источнику. Известно также устройство, содеркеи щее п полумостовых тенаорезистс ных схем, двуполярный источник тока, ком мутатрр с п ключевыми элементами, соединенными входами с выходом источника тока, и операционный усилитель 2). Недостатками известного устройства являются его конструктивная сложность и невысокая точность, обусловленная наличием коммутатора, преобразовательные цепи (ключи) которого включены между тензорезисторами полумоста и общим для всех каналов измерительным усилителем. Схема включения тензорезисторов для одного канала представляет ; последовательное по отношению к источнику тока соединение двух тензорезисторов. Схема измерительного усилителя имеет две пары входов, к которым подключены тензорезисторы. При таком , построении многоканального теизопреобразователя потребуется, по крайней мере, два преобразовательных ключ а (коммутирующих элемента) на канал. Дополнительное усложнение тензопреобразователя вызвано -. необходимостью подключения источника

стабилизированного тока к тенаореаисгорам каждого из каналов. Для переключени тока необходимо, по крайней мере, по раному коммутирующему элементу на один канал.

Цель изобретения - конструктивное упрощение и повышение точности преобразования.

Эта цель достигается тем, что концы каждой полумостовой схемы соединены непосредственно с входами операционно-, го усилителя, а их средние точки - с выходом своего ключевого элемента.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства на фиг. 2 - эпюры сигналов.

Тынзопреобразователь состоит из двух управляемых источников 1 и 2 тока, образующих эквивалентный двуполярный источник тока, П ключевых элементов 3, П пар полумостовых тензорезисторных схем 4, операционного усилителя 5 и коммутатора 6, необходимого для обеспечивания согласованной во времени работы всех блоков устройства.

Выходы управляемых источников 1 и 2 тока объединены и соединены с преобразовательными входами ключевых элементов 3 всех каналов. Тензорезисторы 4 включены по два последовательно в каждом канале и образуют полумостовую схему. Средние точки каждой пары тензорез исторов 4 соединены с выходом своего ключевого элемента 3. Верхние и нижние выводы ;каждой: полумостовой схемы 4 подключены соответственно к отрицательному и положительному входам операционного усилителя 5. Коммутатср 6 формирует (фиг. 2) сигналы 7 и 8, поступающие на входы а и а2 управляемых источников 1 и 2 тока, а также сигналы 9, Ю и 11, постулаю-гщие на упра;вляющие входы } , Ьо мЪ ключевых элементов 3. На фиг. 2 условн обозначены сигнал 12 на средней точке полу мостовой .схемы 4 .первого канала и вид сигнала 13 на выходе усилителя 5

Устройство работает следующим- образом.

. В каждый момент времени (фиг. 1) один из ключевых элементов 3 находится в проводящем (замкнутом) состоянии под действием (фиг. 2) одного из сигналов 9-11 (Ъ, bi-. , Ьп ) коммутатора 6. Пусть в данный момент времени замкнут ключевой элемент (ключ) 3 канала, что соответствует формированию сигнала Ь,( (Ю). Сигнал 7 (а) коммутатора 6 включает источник 1 тока, а затем сигнал 8 (а) включает источник 2 тока. В результате этого к средней точке- полумостовой схемы 4 первого канала сначала подключен ток положительного направления, а затем отрицательного (12). Независимо от направления ток разветвляется по двум тензорезисторам 4 первого канала. Так как потенциалы обоих входов операционного усилителя 5 практически одинаковы то при равенстве сопротивлений обоих тензорезисторов 4 протекающие через них токи одинаковы. Операционный усилитель 5 обеспечивает вычитание указанных токов. При равенстве этих токов напряжение на выходе операционного усилителя 5 равняется нулю. Если сопротивление одного из рассматриваемых тензорезисторов изменяется, то протекающие через них токи неодинаковы и это приводит к появлению биполярно дискре- тизированного сигнала 13 на выходе операционного усилителя 5. Ан логичным образом формируются сигналы других каналов тензопреобразователя. - В известном тензопреобразователе ключевые (коммутирующие) элементы {включены в преобразовательные цепи измеряемого сигнала, а именно, между теязорезисторами и .измерительным усилителем. Такое включение коммутирую- . щих элементов приводит к значительной погрещности преобразования.

В предлагаемом тензопреобразова-. теле использован лишь один ключевой элемент на канал, что, по крайней мере, втрое мечьще, чем в известном тензопреобрааователе, что значительно упрощает конструкцию устройства, а подключение двуполярного источника тока -к средней точке полу мостовой схемы позволяет повысить точность преобразоваНИЯ.

Фо рмула изобре те н и я

Апногоканальный тензопреобразователь, содержащий п полумостовых тензорезисторных схем, двуполярный источник тока, коммутатор с П ключевыми элементами, соединенными входами с выходом источника тока, и операционный усЬлитель, отличающийся тем, что, с, целью конструктивного упрощения и псвышения точности преобразования, концы каждой полу мостовой схемы соединены непосредственно с входами операционного усилителя, а их средние точки - с выходом своего ключевого элемента.

57984806

Источники информации, техн. наук Р. А. Макарова., М., Мапринятые во внимание при экспедтизешиностроение, 1975, с. 159-169.

1. Тензометрия в машиностроении.2. Труды ЦАГИ, вып. 1599, М.,

Справочное пособие. Под редакцией канд.1974, с. 107-114 (прототип).

tt.tl.

..-:-.,..-- ....

- Ч( .:-.o . ;

798480