Преобразователь неэлектрической величины в электрический сигнал

 

Изобретение относится к из мерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения давления с помощью тензометрических датчиков. Цель: повышение точности преобразования и упрощение конструкций. Сущность изобретения: наряду с управляемым источником :. /: ...: . V. Г.-. питания, регулируемым / делйтёл ями,: тензомЬстом и масштабирующим блоко м, устройство содержит корректор нуля, сумматор-коррё ктор нуля, аттенюатЬр, сумматор темпер ату рйой коррекции, сумматор-корректор источнй1 ;а п йтания и источник опорных напряжений. Первая вершина измерительной диагонали тензомоста соединена с йнверторньтм входом корректора нул я, пёр вая верши на диа гонйл и питания тензомоста соединена с выходом корректора нуля и с инвёрторным входом сумматора: температурной коррекции. Электрическая схема устройства позволяет изменять потенциал измерительной диагонали моста отйосйтёльнд общей шины (земли) независимо от тока питания, поэтому синфазная составляющая полезного сигнала отсутствует, Это позволяет использовать в устройстве усилители-сумматоры не очень высокой точности и качества, облегчает эксплуатацию устройства. 2 ил.

СОК)3 СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 1 9/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 л (21) 4893928/10 (22) 25,12,90 (46) 30,01.93. Бюл . М 4 (71) Северодонецкое опытно-конструктор.ское бюро автоматики Йаучно-и роизводСТвенного объединения "Химавтоматика" (72) В.Н,Кучугура, Ю:.А,Киберев, И.B,Ìèõàé лов, В.Н.Посошко и Е.В.Почтарев (56) 1. АеТорсКое свидетельство СССР

N- 1520366, кл, 6 01 (9/04, 1987, :2, Авторское свидетельство СССР

N 1074206, кл. G 01 1 9/02, 1981. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ВЕЛИЧИНЫ B ЭЛЕКТРИЧЕСКЙЙ

СИГНАЛ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения давления с помощью тензометрическйх датчиков, Цель; повышение точности преобразования и yriрощение конструкции, Сущность йзобретения; наряду с управляемым источникам

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении механических величин„в частности давления, с помощью тензометрическйх датчиков.

Известен интегральный преобразователь давления, содержащий мембрану из монокристаллического полуп роводникового материала, выполненную за одно целое с опорным основанием, и тензорезисторы, сформированные на мембране и соединенные в мостовую — измерительную схему, управляемый источник напряжения, дифференциальный интегратор, блок деле. Ж, 1791735 А1

2 питания, регулируемыми делйтелями;. тенэомостом и масштабйрующим блоком, уст ройство содержит корректор "нуля", сумматор-корректор "нуля", аттенюатор, сумматор температурной коррекции. сумматор-корректор источйика питаййя и -источник ойорных напряжений. Первая вершина измерительной диагонали тензомоста соединена с ин верторным" входом- корректора

"нуля", первая вершина диагонали питайия тензомоста соединена с выходом корректора "нуля" и с инверторным входом сумматора температурной коррекции.

Электрическая схема устройства позволяет изменять потенциал измерительной диагонали моста относйтельно общей шины ("земли") независимо от тока питания, поэтому синфазная составляющая полезного сигнала отсутствует, Это позволяет использовать в устройстве усилители-сумматоры не очень высокой точности и качества, облегчает эксплуатацию устройства. 2 ил. ния, опорный резистор и резистор делитель напряжения из двух резисторов.

Известно также устройство для измерения давления, содержащее четыре тензорезистора, соединенных в мостовую схему, два операционных усилителя, три транзистора, стабилитрон и резисторы, Наиболе близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа преобразователь неэлектрической величины в электрический сигнал, содержащий измерительный и компенсационный мосты, причем измерительный мост является одним из плеч компенсационного моста, диа1791735

15

30

45 ра температурной коррекции 6, вторая вер50 гональ питания которого соединена с управляемым источником питания, а измеритель- . ная диагональ соединена с корректирующим блоком, выход измерительного моста соединен с выходом блока преобразования импеданса в выходной сигнал, две пары регулируемых делителей, масштабйрующий Цлок, нагрузочный резистор и регулирующую мостовую схему, причем корректйрующий блок введен с дифференциальными выходами, а блок преобразования импеданса в выходной сигнал содержит. блок смещения характеристики и блок изменения крутизны, причем выходы регулируемых делителей соединены с блоком смещейия характеристики. блоком изменения крутизны и управлением источником питания, управляющие выходы которого соединены "с одной из диагоналей регулируемой Мостовой схемы, другая диагональ которого соединЕна с выходом масштабиру- ющего блока, э выходы регулируемых делителей соединень с выходами корректирующего блока," управляющийвход блбка йзменения крутизны соединен с 2 выходом масштабирующего блока, соединен ноги с нагрузочным резистором, а выхо- . ды последних соединены с выходом блока преобразования импеданса в выходной сигнал, Недостатком известного устройства является сложность технической реализации усилителей сигналов как информации, так и сигналов коррекции, которые (сигнэлы) получаются и должны быть выделены на фоне значительной синфазной составляющей, а также недостаточная точность.

Целью изобретейия является повышение точности и упрощение конструкции устройства, - .. 4

Цель достигается тем, что в преобразователь незлектрической величины в электрический сигнал, содержащий управляемый источник питания, регулирующие делители, тензомост, состоящий из четырех тензорезисгоров, масштабирующий блок, дополнительно введены корректор "нуля", . сумма1 ор-корректор "нуля", аттенюатор, сумматор-корректор источника питанйя, источник опорных напряжений, сумматор температурной коррекции, причем первая вершина измерительной диагонали тензо- . моста соединена с выходом корректора "нуля" и с инвентирующим входом сумматора температурной коррекции, вторая вершина 5 измерительной диагонали тензомоста соединена с входом масштабирующего блока и через аттенюатор — с прямым входом сумматора температурной коррекции, третий, инвертирующий. вход которого соединен с источником опорных напряжений, входы первого и второго делителей соединены параллельно между собой и подключены к прямому и инвертирующему входам сумматора температурной коррекции, вход третьего делителя подключен к прямому и инвертирующему выходам масштабирующего блока, вход третьего делителя соединен с одним из инвертирующих входов сумматора-корректора источника питания, два других инвертирующих входа которого соединены, соответственно, с выходом второго делителя и с источником опорных напряжений, вторая вершина диагонали питания тензомоста соединена с выходом управляемого источника питания, вход которого соединен с выходом сумматора-корректора источника питания, прямой вход корректора "нуля" соединен с выходом сумматора-корректора "нуля", два инвертирующих входа которого соединены, соответственно. с источником опорных напряжений и с выходом первого делителя, На фиг.1 представлена блок-схема преобразователя неэлектрической величины в электрический сигнал; на фиг,2э — функциональная схема источника питания; на фиг.2б — функциональная схема аттенЮатора.

Преобразователь неэлектрической величины в электрический сигнал содержит тензомост 1, управляемый источник 2 питания, блок-корректор 3 "нуля", аттенюатор,4, блок-корректор 5 "нуля", сумматор температурной коррекции 6, сумматор-корректор 7 источнйка питания, масштабирующий блок

8, источник 9 опорных напряжений, первый делитель 10, второй делитель 11, третий делитель 12.

Первая вершина (т. 1) измерительной диагонали тензомоста 1 соединена с инвертирующим выходом корректора 3 "нуля", первая вершина (т. 3) питающей диагонали тензомоста 1 соединена с корректором 3

"нуля" и с инвертирующим входом сумматошина (т, 2) измерительйой диагонали тензомоста соединена через аттенюатор 4 с неинвертирующим входом сумматора температурной коррекции 6, третий вход которого соединен с источником 9 опорных напряжений, а инвертирующий и неинвертирующий выходы соединены с парой делителей 10 и 11, соединенных между собой параллельно.

Вторая вершина (т, 2) измерительной диагонали тензомоста 1 соединена также с неинвертирующим входом масштабирующего блока, инвертирующий и неинвертирующий выходы которого соединены с третьим делителем 12, соединенным сред1791735 менении температуры окружающей среды происходит изменение температуры тензодатчика, что вызывает приращение сигнала нэ вершине питающей диагонали тензомо5 стэ 1, которое, в свою очередь, вызывает изменение выходного сигнала блока 6, которое через резистивный делитель 10, опреденапряжений соответственно, вторая вершина (т. 4) питающей диагонали тензомостэ 1 ляющий необ ходимую полярно ст-ь и соединена с источником 2 питания, управзнэченйе управляющего воздействйя нэ ляющий вход которого соединен с выходом входе блока 5, через блок 5 поступает нэ

10 сумматора-корректора 7 источника питания. Вход блока корректора 3 "нуля" соединен с выходом сумматора-корректора 5 вход блока 3, осуществляющего коррекцию смещения "нуля" в зависимости от изменейия тем"пер эту р.й, С, при этом через Этт.енюэтор 4 в блок 6 вводится с целью

"нуля", двэ инвертирующих входа которого соединены с источником 9 опорных нэпряповышения точности "дополнйтельный сиг15 жений, и со средней точкой первого делителя 10 соответственно, По тензомосту, подключенному своей нэл коррекции от значения измеряеМого параметра, та к кэ.к в с ост"эве с итнэлэ с питающей диагональю (т,т, 3.4) между уп- питающей диагонали моста содержится сорэвляемым источником 2 тока и блоком-кор- стэвляющэя, пропорциональная измеряеректором 3 "нуля", протекает начальный 20 мому параметру.

С второго резистивйогО делителя 11 сигнал температурной коррекцйи поступает нэ ток. Выходной сигнал с тензомостэ 1, являющийся функцией измеряемой величины (дэвления), поступает нэ вход эттенюэторэ инвертирующий вход блока 7 и с его выхода

4и неинвертирующий вход блока 8мэсштэ- поступает на управляющий вход блока 2, бировэния, с одного из выходов которого 25" тем самым осуществляя корректировку 4уа ст вительно с ти те н зопр еобрэзов этеля по снимается выходной сигнал устройства (преобразователя неэлектрической величи- температуре. ны вэлектрический сигнал).:: C выхода блока 8 через резйстивнйй д елитель 12 диффе рей циэл ьн ы и выход ной

С выхода эттенюэторэ 4 сигнэл поступэет нэ неинвертирующий вход сумматора 30 сигнал поступает нэ третий инвертирующий температурной коррекции 6; нэ инвертиру- вход блока 7, с выхода которого он поступающий вход которого поступает сигнал, про- ет на управляющий вход блока 2, осуществляя коррекцию линейности выходногО порциональный температуре тензомостэ, с питающей диэгонэли (т. 3) тензомостэ 1, э сигнала тензомоста 1 в зависимости от вынэ в арой инвертирующий вход блока 6 по35 ходного сигнала ступает опорный сигнал (U<) коррекции с

В качестве блоков 5; 6, 7 (сумматоры и корректоры) использовались инвертируюблока 9 источника опорных напряжений, дифференциальный выходной сигнал блока

6 через резистивные делители 10 и 11 постущие сумматоры в соединении с усилителями с дифференциальным входом.

В качестве блока 3 (корректор) испольпает нэ инвертирующий вход. блока 5 сум- 40 зовался усилитель "с дифференциальным входом.

В качестве блока 9 (источника опорных напряжений) исползовался двухполярный блока 5 и блока 7 поступают сигналы от источник опорного напряжения; эттенюэтор 4, источник 2 питания представлены нэ фиг,2. блока 9 соответственно U и U», обеспечивающие установку начального значения выИсключение компенсационного моста, одного делителя, нэгрузбчного резистора и ходного сигнала или подавления начала шкалы измерения и начального значения ней точкой с одним из инвертйрующих входов сумматора-корректора 7 источника питания, двэ других инвертирующих входа которого соединены со средней точкой второго делителя 11 и с источником опорных мэторэ-корректора "нуля" и инвертирующий вход блока 7 сумматоракорректора истОчника питания соответственно. Нэ вторые инвертирующие входы тока тензомостэ соответственно, при этом неинвертирующие входы блоков 5 и 7 сое- динены с общей шиной, выходной сигнал блока 5 поступает нэ неинвертирующий вход блока 3, а выходной сигнал блока 7 поступает нэ управляющий вход блока 2, при этом на третий инвертирующий вход блока 7 через резистивный делитель 12 поступает дифференциальный выходной сигнал с выхода блока 8, инвертирующий вход которого соединен с общей шиной. При изрегулируемой мостовой схемы, блока преобразователя импедэнсэ, блока смещения хэ рэктеристики, блока изменения крутизны, значительные сокращения связей; применение в схеме усиления и коррекции сигнала усилителей-сумматоров, не требу|ощих высокой точности качества, тэк кэк не возникает необходимости подавления синфазной составляющей полезного сигнала в связи с ее отсутствием; включение питающей диагонали тензомостэ между выходом

1791735 источника тока и выходом корректора "нуля", позволяющее изменять потенциал измерительной. диагонали моста относительно нулевой шины независимо от тока питания, и наоборот, позволяющее из- 5 менить ток питания независимо от положения измерительной диагонали при начальном значении измеряемого параметра, позволяет упростить схему заявляемого устройства и облегчить ее эксплуатацию, 10 снизив требования к квалификации обслу- живающего персонала и персонала, осуществляющего наладку при выпуске иэделия, а также повысить точность за счет введения корректирующего сигнала через аттенюа- 15 тор на сумматор температурной коррекции.

Формула изобретения

Преобразователь незлектрической величины в электрический сигнал, содержа- 20 щий управляемый источник питания, регулируемые делители, тензомост и масштабирующий блок, отличающийся тем, что; с целью повышения точности.преобразования и упрощения конструкции, он снаб- 25 жен корректором. нуля, сумматором-корректором нуля, аттенюатором, сумматором температурной коррекции, сумматором-корректором источника. питания и источником опорных напряже- 30 ний, причем первая вершина измерительной диагонали тензомоста соединена с инверторным входом корректора нуля, первая вершина дигонали питания тензомоста соединена с выходом коррекора нуля и с инверторным входом сумматора температурной коррекции, вторая вершина измери- . тельной диагонали тензомоста соединена с входом масштабирующего блока и через аттенюатор — с прямым входом сумматора температурной коррекции, третий, инверторный, вход которого соединен с источником опорных наяпряжений, выход первого и второго делителей соединены параллельно между собой и подключены к прямому и инверторному выходам сумматора температурной коррекции, вход третьего делителя подключен к прямому и инверторному выходам масштабирующего блока, выход третьего делителя соединен с одним из инверторных входов сумматора-корректора источника питания, два других инверторных входа которого соединены соответственно с выходом второго делителя и с источником опорных напряжений, вторая вершина диагонали питания тензомоста соединена с выходом управляемого источника питания, вход которого соединен с выходом сумматора-корректора источника питания, прямой вход корректора нуля соединен с выходом сумматора-корректора нуля, два инверторных входа которого соединены соответственно с источником опорных напряжений и с выходом первого делителя.

1791735

Составитель И.Сумцов

Техред M,Mîðãåíòàë Корректор М.Ткач

Редактор Т.Иванова

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

Заказ 148 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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