Многоканальный тензопреобразователь

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (51 4 а 01 В 7/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3888547/25-28 (22) 25.04.85 (46) 1S.01.87. Бюл. 11 - 2 (71) Рязанский радиотехнический институт (72) А.А. Михеев (53) 531.781 2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 898260, кл. G 01 В 7/)6, 1982. (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ТЕНЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ,(57) Изобретение относится к измерительной технике, к средствам многоточечного контроля механических величин электрическими методами с при- ,менением тензореэисторных первичных преобразователей. Целью изобретения является повышение точности измерения деформаций путем исключения влияния переходного сопротивления ключей, коммутирующих цепи питания тензорезисторных полумостов 1. Для этого 8 цепь питания полумостов вводят транзисторы 6 и 7, базы которых коммутируют коммутатором 14, транзисторы 8

1и 9 и коммутатор 19 обеспечивают смену полярности питания тензорезисторных полумостов, что обеспечивает повышение напряжения питания тензодатчиков и исключает влияние дрейфа суммирующего усилителя 5 и изменения остаточных напряжений ключей коммутатора 4. 2 ил.

1?83519 2

f0

fS

Изобретение относится к измери-. тельной технике, а именно к средствам контроля механических величин электрическими методами с использованием тензорезисторных первичных преобразователей, особенно при испытаниях сложных обьектов, требующих многоточечного контроля.

Целью изобретения является повышение точности измерения деформации путем исключения влияния переходного сопротивления ключей, коммутирующих цепи питания тензорезисторных полумостов и исключения влияния дрейфа выходного усилителя путем периодической смены полярности источников питания тенэорезисторных полумостов.

На фиг. 1 приведена схема многоканального тенэопреобразователя; на фиг. 2 — временные диаграммы его работы.

Многоканальный тензопреобразователь содержит в каждом канале тензорезисторный полумост 1, который состоит из рабочего 2 и компенсационного 3 тензорезисторов, соединенных последовательно, и общей точкой, соединенных с общей шиной, первый ком мутатор 4, входы которого соответ. ственно соединены с выходами полумостов 1, суммирующий усилитель 5, входы которого соединены .с выходами первого коммутатора 4, две пары транзисторов противоположных типов проводимости в каждом канале, транзистор 6 п-р-п типа и транзистор 7 р-и-р типа образуют первую пару, а транзистор 8 р-и-р типа и транзистор

9.п-р-п типа образуют вторую пару, коллекторы транзисторов 6 и 7 подключены к точке соединения рабочего тензорезистора 2 к входу первого коммутатора 4, а коллекторы транзисторов 8 и 9 подключены к точке соединения компенсационного тензорезистора 3 к входу первого коммутатора 4, первый дифференциальный усилитель 10 инвертирующий вход которого соединен с эмиттерами транзисторов 7 и 8 р-и-р типа всех каналов и через резистор 11 с источником положительного напряжения, неинвертирующий вход усилителя 10 соединен с источником положительного опорного напряжения, второй дифференциальный усилитель 12, инвертирующий вход которого соединен с эмиттерами транзисторов 6 и 9 и-р-и типов всех каналов и через резистор 13 — c источником отрицательного напряжения, неинвертирующий вход этого усилителя соединен с источником отрицательного опорного напряжения, второй коммутатор 14 каналов, первый вход 15 которого соединен с выходом усилителя 10, а второй его вход 16 — с выходом усилителя 12, выходы 17 второго коммутатора

14 соединены поканально с базами " транзисторов 8 (выходы 17 поочередно соединяются с входом 15), выходы 18 этого коммутатора соединены базами транзисторов 6 (выходы 18 поочередно соединяются с входом 16), третий коммутатор 19 каналов, первый вход

20 которого соединен с выходом усилителя 10, а второй вход 21 — с выходом усилителя 12, выходы 22 третьего коммутатора 19 соединены поканально с базами транзисторов 7 (выходы 22 поочередно соединяются с входом 20}, а выходы 23 этого коммутатора — с базами транзисторов 9 (выходы 23 поочередно соединяются с входом 21), базы всех транзисторов р-и-р типа (6 и 9), каждая через свой резистор 24, соединены с источником напряжения отрицательной полярности, а базы транзисторов 7 и 8 р-п-р типа (каждая через свой резистор 25} соединены с источником напряжения положительной полярности, управляющие входы 26 всех коммутаторов соединены с выходами 27 блока

28 управления.

Многоканальный тензопреобразователь работает следующим образом.

Блок 28 управления вырабатывает коды, которые управляют коммутаторами 4, 14 и 19 следующим образом. За период работы одного канала коммутатор 4 включен постоянно (фиг.2, график 1). За первую половину периода работы одного канала коммутатор 14 соединяет выходы усилителей 10 и 12 с базами транзисторов 8 и 6 одного канала, при этом через рабочий тен.зорезистор 2 протекает ток отрицательной полярности, а через компенсационный тензорезистор 3 протекает ток положительной полярности. При этом коммутатор 19 отключает все каналы.

Если тензорезисторы не имеют деформации, то падения напряжений на них равны, и на вход суммирующего усилителя поступают равные по вели

1283519 чине и противоположные по знаку напряжения, и выходное напряжение равно нулю. При наличии деформации на выходе суммирующего усилителя возникает напряжение, соответствующее знаку деформации (фиг.2, графики 4 и 53.

За вторую половину периода работы одного канала коммутатор 19 соединяет выходы усилителей 10 и 12 с !О базами транзисторов 7 и 9 этого канала, а коммутатор 14 отключает все каналы. Полярность питающих тензорезисторов 2 и 3 токов изменяется на обратную, и таким же образом изменя- f5 ется полярность выходного сигнала (фиг. 2, графики 4 и 53. На других каналах схема работает аналогично

{фиг.2, графики 6, 7 и 8, 9}.

На выходе суммирующего усилителя 20 формируется двухполярное напряжение амплитуда которого пропорциоо ых нальна измеряемому параметру.

Так как каждый иэ транзисторов

6-9 является в период своей работы выходным каскадом источника тока, образованного одним иэ усилителей

10 или 12 то переходное сопротивление ключей коммутаторов 14 и 19 не влияет на величину выходного тока и 30 допустимое падение напряжения на тензорезисторе, которое в данном случае может быть выбрано исходя из максимального тока, допустимого для тензорезистора, что позволяет увели- 35 чить падение напряжения на транзисторах примерно в 2 раза по сравнению с существующими схемами, а использование изменения полярности за период работы одного канала исключает пог- 40 решности, связанные с дрейфами суммирующего усилителя и остаточными напряжениями на ключах коммутатора 4. формула изобретения

Многоканальный тензопреобразователь, содержащий в каждом канале полумост из последовательно включенных рабочего и компенсационного тензорезисторов, общая точка которых сое- 50 динена с общей шиной, первый коммутатор, входы которого соединены с выходами полумостов каждого .канала, источники отрицательного и положительного напряжения, суммирующий уси-55 литель, входы которого соединены с выходами первого коммутатора, первый дифференциальный усилитель, инвертиРующий вход которого соединен с источником положительного напряжения через резистор, неинвертирующий вход этого усилителя соединен с источником положительного опорного напряжения, второй дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с источником отрицательного напряжения через резистор, неинвертирующий вход этого усилителя соединен с источником отрицательного напряжения, второй коммутатор, первый вход которого соединен с выходом первого усилителя, а второй вход — с выходом второго усилителя блок уп9 равления коммутаторами, о т л и ы аю шийся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен двумя парами транзисторов противоположных типов проводимости на каждый полумост, коллекторы транзисторов р-типа и п-типа первой пары подключены к точке соединения рабочего тензорезистора и входа первого коммутатора, коллекторы второй пары транзисторов подключены к точке соединения компенсационного транзистора и входа первого коммутатора, эмиттеры всех транзисторов п-р-и-типа соединены с инвертирующим входом второго усилителя, эмиттеры всех транзисторов р — и-р-типа соединены с инвертирующим входом первого усилителя, база каждого транзистора и-р-п-типа через резистор соединена с источником отрицательного опорного напряжения, база каждого транзистора р-и-р-типа через резистор соединена с источником положительного напряжения, базы транзисторов п-р-п-типов, коллекторы которых подключены к выводам рабочих тензорезисторов, и базы транзисторов р-й-р-типов, коллекторы которых подключены к компенсационным тензорезисторам, соединены с соответствующими выходами второго коммутатора и третьим коммутатором, пер вый вход которого соединен с выходом первого усилителя, второй вход— с выходом второго усилителя, выходы — с соответствующими базами транзисторов р-п-р-типа, коллекторы которых соединены с выводом рабочего тензорезистора, и с соответствующими базами транзисторов п-р-п-типа, коллекторы которых соединены с компенсационными тензорезисторами полумостов, а управляющие входы всех комму таторов соединены с выходами блока управления.

1283519 (-/ /нанон ланап (м)канав

Фиг.Я

Составитель В. Заикин

Редактор Н. Слободяник Техред В.Кадар Корректор М. Самборская

Заказ 7421/35 Тираж 677 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рашская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проект а оектная 4