Устройство для измерения сил Советский патент 1982 года по МПК G01L1/18 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛ

Изобретение относится к измерительной . технике и может быть использовано в системах контроля и регулировки давления, усили ускорения и других, содержащих в качестве силоизмерительного элемента полупроводниковые тензодатчики, выходной сигнал которых при данном усилии пропорционален напряжению их питания и обратно пропорционален температуре. По основному авт. св. № 646208 известн устройство для измерения сил, содержащее полупроводниковый тензодатчик, принцип дей ствия которого основан на эффекте пьезосопротивления, выходом соединенный с вывода ми для подключения нагрузки, а входом - с выходными выводами регулирующего элемента, входные вьтоды которого через подводящие провода подсоединены к источнику постоянного напряжения. Сам регулирующий элемент выполнен в виде транзисторного стабилизатора постоянного напряжения с датчиком опорного напряжения на стабилитроне, двух резисторах и стабисторах. причем последовательная цепочка из стабилитрона и первого резистора подключена параллельно входным выводам стабилизатора, а гГоследовательная цепочка из второго резистора и стабисторов параллельно указанному стабилитрону, при этом стабисторы подключены к стабилитрону, причем падение напряжения, на втором резисторе имеет положительный температурный коэффициент. В качестве транзисторного стабилизатора постоянного напряжения использован параметрический стабилизатор, состоящий из транзистора, включенного в одну из ошовых тин, и базой подключенного к точке соединения вторюго резистора с стабисторамн, коллектором - к одному из вьшодов для подключения источника постоятого напряжеяшя, а эмиттером - к одному н входных зажнмёв полупроводникового тензодатчика 1. Недостаток известной конструкции устройства для измерения сил заклюиется в том, что при заранее заданном числе стабисторов требуется индивидуальный подбор стабшпггрона для каждого тензодатчнка, причем число стабилитронов, пригодных для полной темпе390ратурной компенсации выходного сигнала составляет примерно 5% от общего количества пртЗоров одной серии. На практике настройка схемы достигается неощюкратной перепайкой. Цель изобретения - повышение технологических возможностей. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены дополнительный транзит тор и потешдаометр, включенный параллельно стабилитрону, при этом движок этого потенциометра соединен с базой дополнительного транзистора, коллектор которого соединен с цшной питания, а эмиттер соединен с депочкой стабисторов. На чертеже изображено предлагаемое устройство. Устройство содержит тензодатчик 1, регулиругощга элемент выполнен по схеме параметрического стабилизатора напряжения с 3NfflTTeptn.iM повторителем на транзисторе 2, базовый вьшод которого соединен с движком потенциометра 3, подключенного параллельно стабилитрону 4, верхняя по схеме общая точка стабит1трона 4 и потенциометра 3 через балластное сопротивление 5 соединена с коллекторами транзисторов 2 и 6 и с од1шм из проводов от источника питания, к эмиттеру транзистора 2 подключена депочка стабисторов 7 последовательно с потенциометром 8, второ крайний вывод которого подключен к общему проводу, а движок соединен с базой тран зистора 6, к эмиттеру последнего подключен тензодатчик сд1шм кондом, а другим - к об щему проводу, так же как и стабилитрон 4, потешщометры 3 и 8 и отридательньп провод питания. Подводящие провода 9 и 10 подклю чены к источнику 11 постоянного напряжегшя Принцип действия устройства для измерения сил заключается в следующем. Напряжение постоянного тока по подводящим проводам поступает на тензодатчик через регулирующий элемент (детали 2-6 представляющий собой параметрический стабилизатор с термозависимыми элементами и эмиттерным повторителем. С стабилитрона 4 снимается часть напряжения, которую можно плавно регулировать с помощью потенциометра 3, и подается на базу транзистора 2. Это напряжение повторяется эмиттерным повторителем 2 со сдвигом на велиадну . ИзУ/ ft л r a гlnrr /-чfi fciTi vT/tJr гтлтто менением с температурой можно пренебречь. К эмиттеру транзистора 2 подключе п.1 цепочка стабилитронов 7 последовательно с потенциометром 8. Напряжение на потенциометре 8 равно разности напряжер1ия на эмиттере транзистора 2 и напряжения на цепочке 7. Это напряжение с ко-зффициентом К 5 1 подается на эмиттерный повторитель бис него на тенэодатчик. Таким образом, напряжение на тензодатчике является линейной комбинацией напряже1ШЙ на стабилитроне 4 и цепочке 7. Поскольку стабисторы 7 имеют противоположный знак температурного коэффициента напряжения (TKV), то, варьируя долю снимаемого со стабилитрона 4 с помощью потенциометра 3 напряжения, можно менять TKV выходного напряжения в определенных пределах при фиксированном числе стабисторов. Это эквивалентно операции подбора стабилитронов и дает возможность скомпенсировать температурное изменение чувствительности тензодатшка с заданной точностью в диапазоне рабочих температур. Наличие потен- . циометра 8 дает возможность изменяя напряжение питания тензопреобразователя менять величину выходного сигнала при фиксированном давлении, т.е. калибровать устройство для измерения сил. Устройство обладает более широкими технологическими возможностями, так как в нем устранено влияние разброса параметров стабилитронов и тензодатчиков на точность температурной компенсации выходного сигнала. Это позволяет сократить время сборки и настройки каждой схемы с 14 до 10 часов, при этом исключаются перепайки элементов схемы. Формула изобретения Устройство для измерения сил по авксв. № 646208, отличающееся тем, что, с целью повышения технологических возможностей, в него введены дополнительный транзистор и потенциометр, включенный параллельно стабилитрону, при этом движок этого потешщометра соединен с базой дополнительного транзистора, коллектор которого соединен с шиной питания, а эмиттер соединен с цепочкой стабисторов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N 646208, кл. G 01 L 1/18, 17.07.75.

ш

D

6

ff

О

ГН