Тензопреобразователь Советский патент 1981 года по МПК G01B7/16 

(54) ТЕНЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к измерител ной технике, в частности для измерения деформаций. Известно цифровое устройство,содержащее ключевые транзисторы с двумя разрядными конденсаторами, два термокомпенсирующих транзистора, одн го типа проводимости с ключевыми тра зисторами, два дополнительных конденсатора, полевые транзисторы, вклю ченные в разрядные цепи конденсаторов, делитель напряжения, два биполярных транзистора с двумя полевыми транзистор аьо в их базовых цепях источника питания ГО Наиболее близким к- предлагаемому является тензопреобразователь, со- держащий ключевые транзисторы с коллекторно-базовыми связями, два разрядных конденсатора, параллельно каж дому из которых включена- цепь из дополнительного конденсатора и компен,сирующего транзистора со свободным коллектором, разрядный полевой транзистор с изолированным затвором обедняющего вида, разрядньй полевой транзистор с изолированным затвором обогащающего вида, тензочувствительный элемент, выполненный в виде п-р-перехода, основной и дополнительный источники питания {.2. Недостатком этих устройств является невысокая чувствительность преобразования, а также недостаточная термостабильность. Цель изобретения - увеличение чувствительности преобразования и тёрмостабильности. Поставленная цель достигается тем, что тензопреобразователь снабжен дву-. мя полевыми транзисторами с изолирован а 1м затвором обогащающего вида, двумя биполярными транзисторами с противоположной ключевым транзисторам проводимостью, стабилитроном, двумя токовыми элементами, а стоки первого полевого транзистора с изолированным затвором обедняющего вида и

первого полевого транзистора с изолированным затвором обогащающего вида подключены к плюсовой шине осйовного источника питания, их истоки соответственно к базам биполярных транзисторов, коллекторы последних соединены с коллекторами ключевых транзисторов, а эмиттеры - с минусовой шиной основного источника питания, затворы, полевых транзисторов подсоединены соответственно к затворам однотипных разрядных полевых транзисторов, исток второго полевого транзистора с изолированным затвором обедняющего вида подсоединен к. общей точке подключения стока однотипного разрядного полевсгго транзистора и эмиттера компенсирующего транзистора, сток..его подсоединен к общей точке подключения базы компенсирующего транзистора к обкладке дополнительного конденсатора, а затвор его подсоединен; к- минусовой шине основного источника питания, второй полевой транзистор, имеющий изолированный затвор обогащшощего вида, вклчен параллельно другому компенсирующему транзистору со свободным коллектором, его затвор и исток подсоединены к эмиттеру компенсирующего транзистора, а его сток - к базе компенсирующего транзистора, стабилитро подсоединен анодом к минусовой шине основного источника питания, а катодом - к области П тензочувствительно элемента первый токовый элемент подключен одним концом к минусовой шине дополнительного источника питания, а Другим - к общей точке подключения затворов первого и разрядного полевых транзисторов с изолированным затвором обедняющего вида и р-област тензочувствительного элемента, второй токовой элемент подключен одним концом к шпвсовой шине основноIo источника питания, а другим - к точке подключения затворов первого и разрядного полевых транзисторов с изолированным затвором обогащающего видаи п-рбласти тензочувствитель ного элемента,

На чертеже предстаэдена принципиальная электрическая схема тензопр ербразователя. Мультивибратор-тензопреобразователь содержит ключевые транзисторы 1 и 2 рг-р-р типа, разрядные конденсаторы 3 и 4, допоони,тельные конденсаторы 5 и 6, термо компенсирующие транзисторы 7 и 8, разрядный полевой транзистор 9 с изолированным затвором обедняющего вида, разрядный полевой транзистор 10, с изолированным затвором обогащающего вида, тензочувствительный элемент 11, выполненньй в виде п-р-перехода, основной источник 12 питания, дополнительный источник 13 питания, два полевых транзистора 14 и 15 с изолированным -затвором обедняющего вида, два полевых транзистора 16.,и 17 с изолированным затвором обогащающего вида, два биполярных транзистора 18 и 19 п-р-п типа стабилитрон 20, который уменьшает зону нечувствительности тензопреобразователя, два токовых элемента 21. и 22.Эмиттеры ключевых транзисторов 1 и 2 соединены с плюсовой шиной основного источника 12 питания, коллекторы первого и второго биполярных транзисторов 18 и 19 подключены соответственно к коллекторам ключевых транзисторов 1 и 2, их эмиттеры соединены с минусовой шиной источника 12 питания, а их базы - соответственно с истоками полевых транзисторов 14 и 16, стоки последних подключены к плюсовой шине источника 12 питания. Разрядный конденсатор 3 одной обкладкой подключен к коллектору ключевого транзистора 1, а другой к общей точке подключения истока полевого транзистора 15, стока разрядного полевого транзистора 9, эмиттера компенсирующего транзистора 7 и базы ключевого транзистора 2, Дополнительный конденсатор 5 одной обкладкой подключен к Коллектору ключевого тран-. зистора I, другой- к общей точке подключения стока полевого транзистора 15 и базы термокомпенсирующего транзистора 7, Разрядный конденсатор 4 одной обкладкой подключен к коллектору ключевого транзистора 2, а другой - к общей точке подключения истока; и затвора полевого транзистора 17, стока разрядного полевого транзистора 10, эмиттера термокомпенсирующего транзистора 8 и базы ключевого транзистора 1, Дополнительньй конденсатор 6 одной обкладкой подключен к коллектору ключевого транзистора 2, другой - к общей точке подключения стока полевого т ранзистора 17 и базы термокомпенсирующего транзистора 8, Токовый элемент 21 образует делитель напряжения и подключен одним выводом к минусовой шине источника 13 питания, другой - к общей точке подключения области р тензочувствительного элемента 11, затворов полевого транзистора 14 и разрядного полевого транзистора 9, Токовый элемент 22, образует также делитель напряжения и подключен одним выводом к плюсовой шине источника 12 питания, другим - к общей точке подключения области Р тензочувствительного элемента 11, затворов полевого транзистора 16 и разрядного полевого транзистора 10, В других точках области р и п тензочувствительного элемента 11, подключены соответствен но к минусовой шине источника 12 питания и к катоду стабилитрона 20. Анод стабилитрона 20 истока разрядных полевых транзисторов 9 и 10, зат вор полевого транзистора 15 подключены к минусовой шине источника 12 питания. Плюсовая шина источника 13 питания подключена к минусовой шине источника 12 питания и образует общую тину питания тензопреобразова теля. Тензопреобразователь работает в автоколебательном режиме и по принди действия аналогичен работе известных :мультивибраторов, . Особенность работы тензопреобразо-вателя заключается в следующем. Включение токовых элементов 21 и 22, в делителях напряжения обеспечивает подачу входного сигнала на затворы разрядных полевых транзисторов 9 и 1 позволяя при этом получить максималь ную входную чувствительность преобразования по напряжению иU равную U.U .1 -AR(1) где 3 ток токовых элементов 21 и 22-(постоянньш во время пре образования) ; величина изменения сопротив ления тензочувствительного элемента 11 (соответствующе области р или П под воздействием деформации), Включение в схему биполярных тран зисторов 18 и 19 и полевых транзисторов 15 и 17 позволяет увеличить термостабильность схемы тензопреоб.разователя. Длительность формируемого импульса t определяется из выра6величина напряжения основного источника питания 12; емкость разрядных конденсаторов 3 и 4; управляемый ток разрядных конденсаторов 3 и 4, Как следует из выражения длительность импульса t f, не зависит от обратного тока по коллекторной цепи запертого ключевого транзистора 1 (2)(тепловой ток), а также от тепловой составляющей токов разрядных полевых транзисторов 9 и 10 (последний компенсирован за счет включения в схему полевых транзисторов 15 и 17), Введение в схему тензопреобразо- . вателя полевых транзисторов 14 и 16 в базовые цегш биполярных транзисторов 18 и 19 соответственно, с подсоединением затворов полевых транзисторов 14 и 16 к затворам разрядных полевых транзисторов 9 и 10 позволяет расширить реальный диапазон преобразования за счет поддержания коэффициента насыщения ключевых транзисторов 1 и 2 на постоянном уровне при любом уровне входного сигнала,. Таким образом, предлагаемый тензопреобразователь за счет введения новых элементов и связей между ними характеризуется высокими технико-экономическими показателями. Формула изобретения Тензопреобразователь, содержащий ключевые транзисторы, с коллекторно- базовыми связями, два разрядных конденсатора, параллельно каждому на которых включена цепь из дополнитель- ного конденсатора и компенсирующего транзистора со свободным коллектором, разрядный полевой транзистор с изолированным затвором обедняющего вида, разрядный полевой транзистор с изолированным затвором обогащакнцего вида, тензочувствительный элемент, выполненный в виде п-р-перехода, основной и дополнительный источники питания, отличающийся , тем, что, с целью увеличения чувствительности преобразования и термостабильности, он снабжен полевыми транзисторами с изолированным затвором обогащающего вида, двумя биполярными транзисторами с противоположной ключевым транзисторам проводимостью, стабилитроном, двумя токозыми элементами, а стоки первого полевого транзистора с изолированным затвором обедняющего вида и первого полевого транзистора с изолированным затвором обогащающего вида подключены к плюсовой шине основного источника питания, их истоки - соответственно к базам биполярных транзисторов, коллекторы последних соединены с коллекторами ключевых транзисторов, а эмиттеры - с минусовой шиной основного источника питания, затворы полевых-транзисторов подсрединены соответственно к затворам однотипных разрядных полевых транзисторов, исток второго полевого транзистора с изолированным затвором обедняющего вида подсоединен к общей точке подключения стока однотипного разрядного полевого транзистора и эмиттера компенсирующего транзистора сток его подсоединён к общей точке подключения базы компенсирующего тран |зистора к обкладке дополнительного .конденсатора, а затвор его. подсоединен к минусовой шине основного источника питания, второй полевой транзистор ,. имеющий изолированньй затвор обогап ающего вида, включен параллельно другому компенсирующему транзистору со свободным коллектором, его затвор и исток подсоединены к эмиттеру компенсирующего транзистора, а его сток - к базе компенсирующего транзистора, стабилитрон подсоедине анодом к минусовой шине основного источника питания, а катодом - к 0 6ласти п тензочувствительного элемента, первый токовый элемент подключен одним концом к минусовой шине дополнительного источника питания, а другим - к общий точке подключения затворов первого и разрядного .полевых транзисторов с изолированным затвором обедняющего вида « р-область тензочувствительного элемента, второй токовый элемент поключен одним концом к плюсовой шине основного источника питания, а другим - к точке подключения затворов первого и разрядного полевых транзисторов с изолированным затвором обогащающего вида и п-области тензочувствительного элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. G 01 В 7/16, 1977.