Сумматор сигналов разбаланса мостовых измерительных цепей
Использование: измерительная техника и автоматика, а также приборостроение при построении приборов для измерения давления или веса. Сущность изобретения: устройство содержит источник питающего напряжения,.выполненный в виде двух источников ЭДС, соединенных последовательно, резистор нагрузки, п мостовых измерительных цепей, п операционных усилителей, п резисторов обратной связи. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
2 (21) 4838520/24 (22) 14.06.90 (46} 30.01.93. Бюл. Q 4 (71) Самарский политехнический институт им, В.В.Куйбышева и Научно-производственное объединение "Измеритель" (72) Г.Н.Кирюшин и А.Н.Волдорин .(56) Электрические измерения / Под ред;.
А.В.Фемке и Е.М,Душина. Л.: Энергия, 1980,, с. 351, рис. 8.37.
Авторское свидетельство СССР
М 1674164, кл. 6 06 G 7/14, 1989.
Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может быть использовано в приборостроении при построении приборов для измерения давления и приборов для измерения веса.
Известна схема последовательного суммирования сигналов разбаланса мостовых цепей, содержащая два гальванически развязанных источника питания этих цепей и две мостовые цепи, диагонали которых подключены к своим источникам питания, а их измерительные диагонали, с целью суммирования сигналов, соединены последовательно.
Недостаток этого устройства состоит в том, что невозможно суммировать эти сигналы при питании мостовых схем от одного источника, т.к. происходит сильное шунтирование (взаимное влияние) цепей по измерительным диагоналям.
Прототипом предлагаемого устройства является сумматор. содержащий источник питания мостовых цепей, диагонали пита Ы 1791823 А1 (я)5 G 06 G 7/14 (54) СУММАТОР СИГНАЛОВ РАЗБАЛАНСА
МОСТОВЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ЦЕПЕЙ (57) Использование: измерительная техника и автоматика, а также приборостроение при построении приборов для измерения давления или веса. Сущность изобретения: устройство содержит источник питающего напряжения, выполненный в виде двух источников ЭДС, соединенных последовательно, резистор нагрузки, и мостовых измерительных цепей, и операционныхусилителей, и резисторов обратной связи. 1 ил. ния которых соединены параллельно и подключены к источнику питания мостовых цепей, каждая измерительная диагональ мостовой цепи подключена между выходом и инвертирующим входом собственного усилителя, инвертирующие входы всех усилителей объединены и подключены к нагрузке, второй выход которой соединен с общей шиной схемы, причем усилители питаются от второго источника питания.
Недостаток прототипа состоит в том, что в нем имеется большое число источников ЭДС для питания всего устройства (два), причем гальванически развязанных, для питания мостовых цепей и питания усилителей. Кроме того, суммирование без погрешности происходит только при равенстве резисторов в цепи обратной связи, что в реальных условиях обеспечить трудно.
Целью изобретения является упрощение сумматора за счет исключения второго источника питания и повышение точности суммирования.
1791823
Цель достигается тем, что в сумматор сигналов разбаланса мостовых измерительных цепей, содержащий операционные усилители по числу мостовых измерительных цепей, выходы которых через соответствующие резисторы обратной связи подключены к одному из выводов резистора нагрузки, и источник питающего напряжения, выполненный в виде двух последовательно включенных источников ЭДС, общий вывод которых подключен к другому выводу резистора нагрузки, введены пары источников тока по числу мостовых измерительных цепей, которые включены согласно между внешними выводами источника питающего напряжения и диагональю питания соответствующей мостовой измерительной цепи, измерительная диагональ которой включена между резистором нагрузки и неиниертирующим входом соответствующего операционного усилителя, выход которого соединен с его инвертирующим входом.
На чертеже изобра>кена принципиальная схема устройства, Схема содержит источник 1 питающего напряжения, выполненный в виде двух источников ЭДС, соединенных последователь:но, резистор нагрузки 2 и N параллельных ветвей, подключенных к источнику 1 питающего напряжения, Каждая параллельная ветвь содержит два источника тока 1 и 2*, соединенных согласно-последовательно, а между источниками 1* и 2* тока включена диагональ питания мостовой измерительной цепи 3 . Каждой параллельной ветви принадлежит операционный усилитель 4*, инвертирующий вход которого соединен с собственным выходом, Выход каждого усилителя через собственный резистор 5 обратной связи соединен с резистором нагрузки 2, второй вход которого подключен к средней клемме источника 1 питающего напряжения, Одна вершина измерительной диагонали всех мостовых цепей 3 обьединена и подключена к общей точке резисторов обратной связи 5, соединенных с резистором нагрузки 2. Свободная вершина измерительной диагонали каждой мостовой цепи 3*соединена с неинвертирующим входом собственного операционного усилителя 4*, Работает устройство следующим образом, При подключении параллельной ветви к источнику 1 питающего напряжения по мостовой цепи протекают токи источников
* * тока 1 и 2 через резистор 2 нагрузки. Причем, если эти токи равны, то на резисторе нагрузки нет разности потенциалов. На измерительной диагонали мостовой цепи разность потенциалов равна
li Rn Rz — lz Ra Ri + If - l Ra Ra
UM где !1 — ток источника 1 тока;
5 l2 — ток источника 2 тока;
R1; R2 — резисторы левой ветви мостовой цепи, верхний Я1, нижний R2;
R3, R4 — резисторы правой ветви MocTQвой цепи, верхний R4, нижний йэ, 10
=R1 +R2+R3+R4
Е °Когда l1=12=lo, то формула (1) примет известный частный случай при питании мосто15 вой цепи от одного источника тока
U*M (2)
"",Е
Следовательно, ток нагрузки от каждой
20 параллельной ветви определяется соотношением вида
UMMi
1н =
25 (3) Очевидно, что полный ток нагрузки равен
30 1=-1 Rg" i (4) что и требовалось доказать.
Таким образом, предложен сумматор сигналов разбаланса мостовых измеритель35 ных цепей с одновременным преобразованием суммы в ток.
Преимущество предло>кенного сумматора по отношению к прототипу состоит в том, что в нем отсутствует погрешность сум40 мирования, обусловленная неравенством резисторов обратной связи, из-за чего происходило в прототипе шунтирование измерительной диагонали.
Важной особенностью предложенного
45 сумматора является и тот факт, что все устройство питается от одного источника, Кроме того, предложенный сумматор позволяет выполнять мостовые цепи без предварительной начальной балансировки. Началь50 ный баланс суммы сигналов (установка нуля) в этом случае может осуществляться с помощью регулировки тока питания любой мостовой цепи или специальной мостовой цепи, выполненной из четырех точных ста55 бильных резисторов и потенциометра. Это обстоятельство в значительной степени упрощает технологию изготовления полупроводниковых тензомодулей, производимых
ПО "Промприбор", r. Орел, Важным обстоятельством является также и тот факт, что
1791823
Составитель Г. Кирюшин
Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О, КРавцова
Редактор
Заказ 152 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 использование предложенного сумматора делает целесообразным изготовление многомостовых тенэодатчиков (тенэодатчики, расположенные на одной подложке) с целью увеличения удельной 5 чувствительности и, как следствие, повышения точности устройств, основанных на использовании тенэодатчиков, датчиков температуры и т.д.
Формул а изобретения 10 . Сумматор сигналов раэбаланса мостовых измерительных цепей, содержащий операционные усилители по числу мостовых измерительных цепей, выходы которых через соответствующие резисторы обратной 15 связи подключены к одному из выводов резистора нагрузки, и источник питающего напряжения, выполненный в виде двух последовательно включенных источников ЭДС, общий вывод которых подключен к другому выводу резистора нагрузки,,о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения сумматора и повышения точности, в него введены пары источников тока по числу мостовых измерительных цепей, которые включены согласно между внешними выводами источника питающего напряжения и диагональю питания соответствующей мостовой измерительной цепи, измерительная диагональ которой включена между резистором нагрузки и неинвертирующим входом соответствующего операционного усилителя, выход которого соединен с его инвертирующим входом.
