Тензопреобразователь

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для преобразования и усиления сигналов тензометрических датчиков. Цель изобретения - повышение точности путем повышения помехозащищенности за счет активного подавления переменной синфазной помехи. Для этого в тензопреобразователь введены инвертирующий усилитель 26 напряжения, первый и второй резисторы 27 и 28, в точке соединения которых выделяется переменный синфазный сигнал, разделительная емкость 29, резистивный делитель 30, состоящий из последовательно соединенных третьего, четвертого переменного и пятого резисторов 31, 32 и 33. Введенные элементы охватывают глубокой отрицательной обратной связью по переменной синфазной помехе первый 3 и второй 4 преобразователи напряжение-ток, что позволяет подавлять синфазные помехи. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

01 В 7/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BT OPCÈÎMÓ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) ТЕИЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ГОсУДАРстВенный HGMHTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯЬ1

ПРИ П НТ СССР (61) 1245867 (21) 4474362/25-28 (22) 17.08.88 (46) 23.06.90. Бюл. Р 23 (71) Всесоюзный научно-исследовательский тепловозный институт (72) Н.А.Кузнецов и И.В.Фридбауэр (53) 531.781.2 (088.8) !. (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1245867, кл. G 01 В 7/16, 1984.

r (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для преобразования и усиления сигналов тензометрических датчиков.

Цель изобретения — повышение точнос„„SU, 1573339 А 2 ти путем повышения помехозащищенности за счет активного подавления переменной синфазной помехи. Для этого

:в тензопреобразователь введены инвертирующий усилитель 26 напряжения, первый и второй резисторы 27 и 28, в точке соединения которых выделяется переменный синфазный сигнал, разделительная емкость 29, резистивный делитель 30, состоящий из последовательно соединенных третьего„ четвертого переменногс и пятого резисторов

31, 32 и 33. Введенные элементы охватывают глубокой отрицательной обратной связью по переменной синфазной помехе первый 3 и второй 4 преобразователи напряженне — ток, что . позволяет подавлять синфазные помехи. 2 ил.

1573339

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для преобразования и измерения сигналов тензометрических дат5 чиков, и является усовершенствованием известного устройства по авт. св. Р 1245867. ель изобретения — повышение точности путем повышения помехозащищен- 1О ности тензопреобразователя.

На фиг. 1 представлена функциональная схема тензопреобразователя; на фиг. 2 — схема входных цепей с учетом омических сопротивлений соединительных линий и входных емкостей.

Тензопреобразователь содержит источник 1 питания, тензомост 2, первый

3 и второй 4 преобразователи напряже- 20 ние — ток, выполненные в виде последовательно соединенных операционных усилителей 5 и 6, полевых транзисторов 7 и 8 и токоограничительных резисторов 9 и 10, входной резистор 25

11, .включенный между инвертирующими входами операционных усилителей 5 и

6, преобразователь 12 ток — напряже:,ние, выполненный в виде операционного усилителя 13 с отрицательной обратной связью, первым 14 и вторым 15 источниками тока, выполненными в виде операционных усилителей 16 и 17, полевых; транзисторов 18 и 19 и токозадающих цепей 20 и 21. Токозадающая цепь 20 состоит из резистора 22

35 и терморезистора 23, токозадающая цепь 21 — из резистора 24.

Устройства содержит также источник 25 опорного напряжения, инверти- 40 рующий усилитель 26 напряжения, последовательно соединенные первый и второй резисторы 27 и 28, разделительную емкость 29, включенную между точкой соединения первого и второго 45 резисторов 27 и 28 и входом инвертирующего усилителя 26 напряжения, резистивный делитель 30, состоящий из последовательно соединенных третьего

31, четвертого переменного 32 и пятого ЗЗ резисторов.

Тензопреобразователь работает следующим образом.

Источник 1 питания создает на измерительной диагонали тензомоста 2

55 напряжение „пропорциональное его разбалансу. Начальное напряжение на выходе тензопреобразователя определяется разностью токов, поступающих на неинвертирующий и инвертирующий 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.

Первый 3 и второй 4 преобразовате— ли напряжение — ток преобразуют напряжение разбаланса тензомоста 2 B ток, величина которого ограничивается входным резистором 11. Преобразователь 12 ток — напряжение образует на выходе тензопреобразователя напряжение, пропорциональное разности токов, поступающих на его инвертирующий и неинвертируюший входы. Первый I4 и второй 15 ис; очники тока предназначены для задания начальных токов преобразователей напряжение — ток, задающих начальное выходное напряжение преобразователя 12 ток — напряжение и для термокомпенсации теплового дрейфа тенэопреобразователя, Источник

25 опорного напряжения вырабатывает стабилизированное постоянное напряжение, поступающее на неинвертирующие входы операционных усилителей источников 14 и 15 тока.,Входной резистор 11 образует цепь, в которой замыкаются токи преобразователей 3 и

4 напряжение — ток. Токозадающие цепи 20 и 21 задают величины начальных выходных токов источников 14 и 15 тока и изменяют выходные токи этих источников под действием температуры.

В зависимости от знака дрейфа тензопреобразователя терморезистор 23 включается в цепь 20 или цепь 21.

Первый 9 и второй 10 токоограничительные резисторы ограничивают величину токов, втекающих в источник 1 питания из цепи, в которой замыкаются токи преобразователей 3 и 4 напряжение — ток. Инвертирующий усилитель

° 26 предназначен для инвертирования и усиления по напряжению синфаэного сигнала, выделяемого последовательно соединенными первым и вторым резисторами 27 и 28.

Разделительная емкость 29 служит для передачи на вход инвертирующего усилителя 26 напряжения переменного синфазного сигнала. Резистивный делитель 30 служит для распределения сигнала с выхода инвертирующего усилителя 26 напряжения между входами преобразователей 3 и 4 напряжение

1573339

К С (2c) (2) где К

2б

Э

К = 1 вид ток. Четвертый переменный резистор

32 изменяет коэффициент распределения делителя 30. Третий и пятый резисторы 31 и 33 исключают шунтнрова5 ние измерительной диагонали тензомоста 2.

Подавление синфазного сигнала осуществляется следующим образом. Операционные усилители (ОУ) 5 и 6 первого 3 и второго 4 преобразователей напряжение — ток повторяют на своих инвертирующих входах, подключенные к входному резистору 11, входные сигналы. Информационные входные сигналы, повторенные на входном резисторе 11, равны по величине, но противоположны по знаку, и поэтому при равенстве сопротивлений первого и второго 27 и 28 резисторов в точке 20 их соединения полезный сигнал равен нулю. В точке соединения первого и второго 27 и 28 резисторов выделяется только синфазный сигнал, который через разделительную емкость 29 поступает на вход инвертирующего усилителя 26 напряжения, где инвертируется и усиливается по напряжению и через резистивный делитель 30 одновременно поступает на входы первого 3 - 30 и второго 4 преобразователей напряжение — ток. Благодаря инвертирующему усилителю 26 напряжения первый 3 и второй 4 преобразователи охватываются глубокой отрицательной обратной связью по переменному синфазному сигналу, и их коэффициенты передачи по синфазному сигналу равны

K <(г.)

К (1)

40 () 1 + К (а) К2б коэффициент передачи первого 3 (второго 4) преобразователя напряжение — ток, охваченного отрицательной обратной связью по перемен- ному синфазному напряжению; — коэффициент передачи

50 первого 3 (второго 4) преобразователя напряжение — ток; — коэффициент усиления инвертирующего усилителя 26 напряжения.

С учетом того, что К выражение (1) принимает

Согласно (2) подавление синфазного сигнала пропррционально коэффициенту усиления инвертирующего усилителя 26 напряжения.

Подавление синфазных помех с помощью глубокой отрицательной обратной связи эффективно при равенстве синфазных помех по. величине. Вследствие неравенства омических сопротивлений линий, соединяющих измерительную диагональ тензомоста 2 с входами первого 3 и второго 4 преобразователей напряжение — ток и неравенства входных емкостей тензопреобразователя, входные переменные синфазные сигналы не равны между собой и на входном резисторе 11 преобразуются в входной ток. Перераспределением между входами первого 3 и второго 4 преобразователей напряжение — ток сигнала отрицательной обратной связи с инвертирующего усилителя 26 напряжения с помощью четвертого переменного резистора 32 осуществляется выравнивание входных синфазных сигналов по амплитуде.

На фиг. 2 представлена схема входньтх цепей тенэопреобраэователя с учетом омических сопротивлений соединительных линий (r„, г2) и входных емкостей (С, С ). Так как входы операционных усилителей тока не потребляют, напряжения U и U на неинвертирующих входах операционных усилителей 5 и 6, являющихся входами тензопреобразователя, равны

Uc — U

<), В. <,), (3) ) + <М) где U — напряжение синфазного сигнала;

U — напряжение сигнала отрицательной обратной связи; !

R — сумма сопротивлений резисто ) ра 31 и первой части переменного резистора 32;

I сумма сопротивлений резисто5 ра 33 и второй части переменного резистора 32; г,, r — сопротивления соединительных линий. ! Равенство напряжений на входах тензопреобразователя при неравенстве сопротивлений соединительных линий

1573339 согласно (3) устанавливается переменным резистором 32. Таким же образом достигается равенство входных синфазных сигналов при неравенстве частотно-зависимых делителей r С л г у С ° путем повышения помехозащищенности, он снабжен инвертирующим усилителем напряжения, первым и вторым резисторами, соединенными последовательно и подключенными параллельно входному резистору, разделительной емкостью, включенной между точкой соединения первого и второго резисторов, и входом инвертирующего усилителя напряжения, резистивным делителем, составленным из третьего, четвертого переменного и пятого резисторов, соединенных последовательно, выходы делителя подключены к входам преобразователей напряжение — ток, а средний вывод четвертого переменного резистора соединен с выходом инвертирующего усилителя напряжений.

Введение в тензопреобразователь глубокой отрицательной обратной связи по переменной синфазной помехе значительно повышает его помехозащищенность. формула изобретения

Тензопреобразователь по авт. св.

Н - 1245867, отличающийся тем, что, с целью повышения точности

Составитель Л,Степанов

Техред Л.Сердюкова Корректор Н.Король

Редактор С.Патрушева

Заказ 1637 Тираж 503 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101