Тензопреобразователь

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения механических напряжений. Цель изобретения - повышение точности путем повышения помехозаш,ишенности и температурной стабильности. Преобразователи напряжение-ток преобразуют напряжение разбаланса тензомоста в toK, величина которого ограничивается входным резистором. Преобразователь ток-напряжение образует на выходе напряжение, прямо пропорциональное разности токов, поступающих на его инвертирующий и неинвертирующий входы. Источники тока задают начальные токи преобразователей напряжение-ток и предназначены для термокомпенсации теплового дрейфа . Источник опорного напряжения вырабатЫ|Вает стабилизированное напряжение, поступающее на неинвертирующие входы операционных усилителей источников тока. Токозадающие цепи задают величины начальных выходных токов источников тока и изменяют эти токи под действием температуры . Введение токозадающих цепей обеспечивает увеличение термостабильности тензопреобразователя. Наличие преобразователей напряжение-ток, преобразователя ток-напряжение, источников тока и источника опорного напряжения обеспечивает высокий коэффициент ослабления синфазного сигнала, что обеспечивает высокую помехозащищенность тензопреобразователя. 1 ил. с $ (Л ю 4 сд 00 О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1245867

aq 4 G 01 В 7/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3829227/25-28 (22) 25. 12.84 (46) 23.07.86. Бюл. № 27 (71) Всесоюзный научно-исследовательский тепловозный институт (72) Н. А. Кузнецов, И. В. Фридбауэр, И. Л. Рубин и Б. Н. Крылов (53) 531.781.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 442363, кл. G 01 В 7/16, 1972. (54) ТЕНЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения механических напряжений. Цель изобретения — повышение точности путем повышения помехозащищенности и температурной стабильности. Преобразователи напряжение — ток преобразуют напряжение разбаланса тензомоста в ток, величина которого ограничивается входным резистором. Преобразователь ток †напряжен образует на выходе напряжение, прямо пропорциональное разности токов, поступающих на его инвертирующий и неинвертирующий входы. Источники тока задают начальные токи преобразователей напряжение — ток и предназначены для термокомпенсации теплового дрейфа. Источник опорного напряжения вырабатывает стабилизированное напряжение, поступающее на неинвертирующие входы операционных усилителей источников тока.

Токозадающие цепи задают величины начальных выходных токов источников тока и изменяют эти токи под действием температуры. Введение токозадающих цепей обеспечивает увеличение термостабильности тензопреобразователя. Наличие преобразователей напряжение †т, преобразователя ток — напряжение, источников тока и источника опорного напряжения обеспечивает высокий коэффициент ослабления синфазного сигнала, что обеспечивает высокую помехозащищенность тензопреобразователя. 1 ил.

1245867

?0

Д > >>Г СЛЛ вЂ” 7 >

50

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения механических напряжений.

Цель изобретения — — повышение точности путем повышения помехозащищенности и температурной стабильности.

На чертеже изобра>кена функциональHBH схема тензопреобразователя.

Тензопреобразователь содержит источник 1 питания, подключенный к нему тензомост 2, первый 3 и второй 4 преобразователи напряжение--ток, выполненные в виде последовательно соединенных операционных усилителей 5 и 6, полевых транзисторов 7 и 8 и токоограничительных резисторов 9 и !О, входной резистор 11, включенный между инвертирующими входами опс» рационных усилителей 5 и 6, преобразователем 12 ток — — напряжение, выполненным в виде операционного усилителя 13 с отрицательной обратной связью, первым 14 и вторым 15 источниками тока, выполненными в видс операционных усилителей 16 и 17, полевых транзисторов 18 и l9 и токозадающих цепсй 20 и 21. Токозадающая цепь 20 состоит из резистора 22 и терморезистора 23, токозада1ощая цепь 21 — — из резистора 24.

Устройство содержит также источник 25 опорного напряжения. Первый 3 и второй 4 преобразователь напряжение — ток преобразуют напряжения разбаланса тензомоста 2 и г1>к, величина которого ограничивается

Hxo>IHI lM резистором 11. Преобразователь 12 ток — напряжение образует на своем выходе, являю1цемся выходом тензопреобразователя, напряжение, про1юрциональное разности токов, поступающих на его инвертирукнций и неи>1вертирующнй входы. Первый 14 и второй 15 источники тока предназначены для з I;>HHHH на1альных токов преобразователей напряжение -ток, задающих начальное выхо;1 юе напряжение преобразователя 12 ток -напря>кение и для термокомпенсации тс.плового дрейфа тензоп рсобразователя. Исто;ник 25 опорного напряжения вырабатывает стабилизированное постоянное напряжение, поступающее на неинвертирующие зхо,lhl оп pHHHQHHI lx усилителей источников )4 и !5 тока. Входной резистор 11 предназначен для ос>разования цепи, в которой замыкаются токи преобразователей 3 и 4 н и 11 р я ж е >! и с - т о к.

Токозадающие цепи 20 и 21 предна IHH icны для задания величин начальных вь>ходных токов источников 14 и 15 тока и для изменения выходных токов этих источников токов под действием температуры. В зависимости от знака дрейфа тензопреобразователя терморезистор 23 включается в цепь 20 или цепь 21. Первый 9 и второй О Toxooi p>Iничительные резисторы предназначены для ограничения величин токов, втекающих в ucToчник питания из цепи, в которой замыка1отся токи преобразователей 3 и 4 напряжение -ток.

Тензопреобразователь работает следующим образом.

Источник питания создает на измерительной диагонали тензомоста 2 разность падения напряжений, пропорциональную разбалансу тензомоста 2. Начальное напряжение на выходе тензопреобразователя определяется разностью токов, поступающих на неинвертирующий и инвертируюсций входы преобразователя 12 ток — напряжение, которая представляет собой сумму разностей токов, вырабатываемых первым 3 и вторым 4 преобразователями напряжение — ток, первым 14 и вторым 15 источниками тока. Компенсация температурного дрейфа тензопреобразонателя осуществляется следующим сбразом.

Дрейф всего тензопреобразователя определяется дрейфом операционных усилителей

5 и 6 (ОУ), входя1цих в преобразователи

3 и 4 напряжение---ток.

Дрейф ОУ определяется по формуле где D -- тепловой дрейф;

ЛЕ,„, — изменение входного напряжения сдвига ОУ под действием изменения темпера"уры;

ЛТ -- изменение температуры окружаюlцей сР 3,bl.

При Е .„,„= О тепловой дрейф стремится к нулю. При данном включении ОУ в преобразователи 3 и 4 напряжение--ток выходные напряжения сдвигов воз1гикают на инвертирующих входах ОУ, а следовательно, и HH входном резисторе 1!. На резисторе 11 напряжения сдвигов преобразуются в ток

ЬсЛВ>»>СЛВ2

> Э—

При равенстве токов источников 14 и !5 тока IlocTQHHHblH ток от этих источников тока через входной резистор 11 не протекает. Для компенсации тока Jo разность токов источников 14 и 15 тока должна iio величине равняться току Jn и быть противоположной по знаку

> j (1)

RI» !.I 2 + R2:I где U«I, „— выходное напряжение сдвига операционного усилителя 5; (Ал»,,— выходное напряжение сдвига операционного усилителя 6;

R;I -- входнои резистор 11;

1/,,„-- величина опорного напряжения.

Из соотношения (1) для конкретного типа ОУ вычисляется значение терморезистора 23. В зависимости от знака дрейфа терморезистор 23 включается в токозадаю>цую цепь 20 или 21 источника 14 или 15 тока.

Для полной компенсации температурного дрейфа терморезистор необходимо выбирать

1245867

Формула изобретения

Составитель T Николаева

Техред И. Верее Корректор В Бутяга

Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор A. Козориз

Заказ 3984j30 с характеристикой, соответствующей зависимости У,„в от температуры.

Введение токозадающих цепей обеспечивает увеличение термостабильности тензопреобразователя. Наличие первого и второго преобразователей напряжение †-ток, преобразователя ток — напряжение, первого и второго источников тока, источника опорного напряжения, входного резистора, токоограничительных резисторов обеспечивает высокий коэффициент ослабления синфазного сигнала, что приводит к высокой помехозащищенности тензопреобразователя.

Тензопреобразователь, содержащий истОЧНИК ПИтаНИя И ПпдКЛЮЧЕННЫЙ К Нотиу тензомост, отлинаюи4ийея тем, что, с целью повышения точности путем повышения помсхозащищенности и температурной стабильности, оно снабжено первым и вторым преобразователями напряжение — ток, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных операционного усилителя, полевого транзистора и токоограничительного резистора, входным резистором, включенным между инвертирующими входами операционных усилителей преобразователей напряжение †т, преобразователем ток †напряжение, выполненным в виде операционного усилителя с отрицательной обратной связью, первым и вторым источниками тока, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных операционного усилителя, полевого транзистора и токозадающей цепи, источником опорного напряжения, подключенным к неинвертирующим входам операционных усилителей первого и второго источников тока, инвертирующие входы которых подключены к истокам соответствующих полевых транзисторов источников тока, стоки которых подключены к истокам соответствующих полевых транзисторов и инвертирующим входам соответствующих операционных усилителей преобразователей напряжение — ток, инвертирующий и неинвертирующий входы операционного усилителя преобразователя ток — напряжение подключены соответственно к стокам полевых транзисторов первого и второго преобразователей напряжение— ток, а выходы источников тока и преобразователей напряжение — ток подключены соответственно к минусу и плюсу источника питания.