Тензометрический преобразователь Советский патент 1982 года по МПК G01L1/22 

(54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения различных механических величин с использованием тензорезисторных датчиков. Известны устройства, преобразующие относительное изменение сопротивления резистивного датчика, включенного в мостовую схему, в напряжение 1. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является тензометрический преобразователь, содержащий электрическую мостовую схему, состоящую из тензорезисторов, узлы одной из диагоналей которой подключены к входам одного из операционных, усилителей, выход которого соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя, а узлы другой диагонали - подключены соответственно к одному из входов источника питан.ия и выходу второго операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подсоединен к общей шине 2. Однако точность данного устройства не высока из-за того, что при небольших значениях величины относительного изменения сопротивлений тензорезисторов входной ток усилителей, напряжение смешения и его дрейф вносят погрешность в измерения. Цель изобретения - повышение точности. Цель достигается за счет того, что в тензометрический преобразователь введена электрическая цепь из двух резисторов, одни из концов каждого из которых подключены соответственно к инвертирующему и неинвертируюшему входам первого операционного усилителя, а вторые концы их - к инвертируюшему входу второго операционного усилителя. На чертеже представлена блок-схема описываемого устройства. Устройство содержит тензорезисторы 1, 2, 3 и 4 с величиной сопротивления R, образующие электрическую мостовую схему 5. Узел 6 диагонали электрической мостовой схемы 5 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 7 и через резистор 8, величина сопротивления которого Ri, с инвертирующим входом операционного усилителя 9. Выход операционного усилителя 7 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 7 через резистор 10,

величина сопротивления которого R. Второй узел 11 диагонали электрической мостовой схемы 5 соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя 7 и через резистор 12 с сопротивлением Rj - с инвертирующим входом операционного усилителя 9, выход которого подключен к узлу 13 диагонали питания электрической мостовой схемы 5, а неинвертирующий вход - к общей щине. Узел 14 диагонали питания электрической мостовой схемы 5 подсоединен с выходом источника питания 15.

Устройство работает следующим образом.

Операционный усилитель 9 за счет действия глубокой отрицательной обратной связи через тензорезистор 4 поддерживает потенциал диагонали узла 11 электрической мостовой схемы 5, и, следовательно, неинвертирующего входа операционного усилителя 7, равным нулю (с точностью до напряжения смещения операционного усилителя 7). За счет действия отрицательной обратной связи через резистор 10 мостовая схема 5 при изменениисопротивлений тензорезисторов 1-4, входящих в нее, уравновещивается и напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя 7, поддерживается, равным напряжению на его неинвертирующем входе, т.е. нулю. Поскольку разность напряжений между узлами 6 и 11 электрической мостовой схемы 5 поддерживается, равной нулю, то резистивная цепь 8 и 12 не нагружает мостовую схему 5 и влияет на работу ее. Зависимость выходного напряжения устройства от величины относительного изменения сопротивлений тензорезисторов 1-4 мостовой схемы 5, тока смещения напряжения смещения UCM операционного усилителя 9 выражается формулой

п agRoc - кЧ R - - 1/,

где 1уд - величина тока, протекающего через один датчик;

Е - величина относительного изменения сопротивлений тензорезисторов;

п - количество активных тензорезисторов в мостовой схеме; ROC - величина сопротивления тензоре1

зистора

AR

Bt-fe

относительная величи R

на разности сопротивлений резисторов Rt и R2. Погрещность от 1скИ .Uc,, имеет величину

У-1 1 Гт /JB1 AR, UCHI

Эид пе М 2« г-к;; 1AR

При 7ил 5 мА, п 2, - 0,1, 10, Rj 20 к, R 2 к, асм 0,2 мкА У 0,2%.

Таким образом изобретение позволяет повысить точность измерения.

Формула изобретения

Тензометрический преобразователь, содержащий электрическую мостовую схему, состоящую из тензорезисторов, узлы одной из диагоналей которой подключены к входам одного из операционных усилителей, выход которого соединен с его инвертирующим входом, а узлы другой диагонали подключены соответственно к одному из входов источника питания и выходу второго операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подсоединен к общей щине, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введена электрическая цепь из двух резисторов, одни из концов каждого из которых подключены соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам первого операционного усилителя, а вторые концы их - к инвертирующему входу второго операционного усилителя.

Источники информаци.и,. принятые во внимание при экспертизе 1. «Приборы и системы управления. 1977 № 5, с. 20.

2. Ерусланова. О. М. и др. Преобразование сигнала тензорезисторного датчика в стандартный сигнал. - «Приборы и системы управления. 1976, № 1, с. 29-31 (прототип) .