Тензопреобразователь

 

Изобретение касается измерения неэлектрических величин электрическими методами и может быть использовано при измерении деформаций. Целью изобретения является повышение точности за счет увеличения температурной стабильности . В тензопреобразователе первый и второй токозадающие. резисто ры 22, 23 определяют величину эквивалентного сопротивления токозадающих цепей 20, 21. Первый и второй терморезисторы 24, 25 изменяют эквивалентные сопротивления токозадающих цепей 20,21 под действием температуры. Первый и второй уравнивающие резисторы 26, 27 симметрируют режимы протекания токов источников 14, 15 тока. Сдвоенным переменным резистором 28 регулируют величины и знак температурной зависимости эквивалентных сопротивлений токозадающих цепей 20, 21 . 1 ил. сл vl

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 С 01 В 7/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4 162949/25-28 (22) 15,12.86 (46) 23.07.88. Бюл. Р 27 (71) Всесоюзный научно-исследовательский тепловозный институт (72) Н,A.Êóçíåöîâ, И.В.Фридбауэр, Б.Н.Крылов и И.Л.Рубин (53) 531.78 1.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 442363, кл . G 01 В 7/16, 1972.

Авторское свидетельство СССР

i9 1245867, кл. G 01 В 7/16, 1984.

0 (54) ТЕНЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение касается измерения неэлектрических величин электрическими методами и может быть использовано при измерении деформаций. Целью изоб„„Я0„„1411570 A 1 ретения является повышение точности за счет увеличения температурной стабильности. В тензопреобразователе первый и второй токозадающие, резисторы 22, 23 определяют величину эквивалентного сопротивления токозадающих цепей 20, 21. Первый и второй терморезисторы 24, 25 изменяют эквивалентные сопротивления токозадающих цепей 20,21 под действием температуры.

Первый и второй уравнивающие резисторы 26, 27 симметрируют режимы протекания токов источников 14, 15 тока.

Сдвоенным переменным резистором 28 регулируют величины и знак температурной зависимости эквивалентных сопротивлений токозадающих цепей 20, 21.

14 11570

Изобретение относится к области измерения неэлектрических величин электрическими методами и может быть

5 ,использовано при измерении дефор маций.

Цель изобретения — повышение точности путем увеличения .температурной стабильности.

На чертеже изображена функциональ- 10 ная схема тензопреобразователя.

Тензопреобразователь содержит ис;точник 1 питания, подключенный к нему тензомост 2, первый 3 и второй 4 пре-, образователи напряжение — ток, выпол15 ненные в виде последовательно соединенных операционных усилителей 9и 10, неинвертирующие входы операционных усилителей 5 и 6 подключены к измерительной диагонали тензомоста 2, 20 входной резистор 11, включенный между инвертирующими входами операционных усилителей (ОУ) 5 и 6, преобразователь 12 ток — напряжение, выполненный в виде операционного усилителя 13 25 с отрицательной обратной связью, Ф первый 14 и второй 15 источники тока, выполненные в виде операционных усилителей 16 и 17, полевых транзисторов 18 и 19 и токозадающих цепей 20 и 21. Последние содержат первый 22 и второй 23 токоэадающие резисторы, первый 24 и второй 25 терморезисторы, первый 26 и второй 27 уравнивающие резисторы, сдвоенный переменный реэис 35 тор 28, состоящий из первого 29 и второго 30 переменных резисторов.

Тензопреобразователь содержит также ( источник 31 опорного напряжения.

Первый 3 и второй 4 преобразовате- @) ли напряжение — ток преобразуют напря жение разбаланса тензомоста 2 в ток, величина которого ограничивается входным резистором 11. Преобразователь 12 ток — напряжение образует на своем выходе, являющемся выходом тензопрес образователя, напряжение, пропорциональное разности токов, поступающих на его инвертирующий и неинвертирующий входы. Первый 14 и второй 15 ис50 точники тока предназначены для. задания начальных токов преобразователей напряженке — ток, определяющих величину начального выходного напряжения . преобразователя 12 ток — напряжение и для выработки тока, компенсирующего тепловой дрейф тензопреобразователя, Источник 31 опорного напряжения вырабатывает стабилизированное напряжение, поступающее на неинвертирующие входы операционньгх усилителей источников 14 и 15 тока. Входной резистор 11 предназначен для образования цепи, в которой замыкаются токи преобразователей 3 и 4 напряжение - ток и компенсационный ток источников 14 и 15 тока.. Первый 9 и второй 10 токоограничительные резисторы предназначены для ограничения величин токов, втекающих в источник питания. из цепи, в которой замыкаются токи преобразователей 3 и 4 напряжение — ток и источников 14 и 15 тока.

Токозадающие цепи 20 и 21 предназначены для задания величин начальных токов источников 14 и 15 токов и для изменения выходных токов этих источников под действием температуры.

Первый 22 и второй 23 токоэадающие резисторы определяют, в основном, величину эквивалентного сопротивления токозадающих цепей 20 и 21. Первый 24 и второй 25 термореэисторы предназначены для изменения эквивалентных сопротивлений токозадающих цепей 20 и 21 под действием температуры. Сдвоенный переменный резистор 28, содержащий первый 29 и второй 30 переменные резисторы, предназначен для настройки величины и знака температурной зависимости эквивалентных сопротивлений токозадающих цепей 20 и 21.

Первый 26 и второй 27 уравнивающие резисторы предназначены для симметрирования режимов протекания токов источников 14 и 15 тока.

Тенэопреобраэователь работает следующим образом.

Источник 1 питания создает на измерительной диагонали тенэомоста 2 разность падения напряжений, пропорциональную разбалансу тенэомоста 2.

Преобразователи 3 и 4 напряжение— ток преобразуют разность напряжений на измерительной диагонали тензомоста 2 в разность токов. Начальное напряжение на. выходе тензопреобразователя определяется разностью токов, поступающих на неинвертирующий и инвертирующий входы преобразователя 12 ток — напряжение, который представляет собой сумму разностей токов, вырабатываемых первым 3 и вторым 4 преобразователями напряжение — ток, а также первым 14 и вторым 15 источниками тока.

1411570

10 !

55

Компенсация температурного дрейфа тензопреобразователя осуществляется следующим образом.

Дрейф всего тенэопреобразователя определяется дрейфом ОУ 5 и 6, входящих в преобразователи 3 и 4 напряжение — ток. При данном включении ОУ 5 и 6 в режиме повторителей напряжения выходные напряжения сдвигов возникают на инвертирующих входах ОУ 5 и 6 и, следовательно, на входном резисторе 11. На входном резисторе 11 напряжения сдвигов преобразуются в ток сдвига

U c АЬ1 0с46Л

U = — — — — — - — (1)

D .К где Ig - ток сдвига;

Ugp - выходное напряжение сдвигаОУ5;

Uo < — выходное напряжение сдвига ОУ6;

R входной резистор 11.

Компенсация тока сдвига I осуществляется с помощью токов источников

14 и 15 токов.

Величина тока источника 14 (15) тока зависит от эквивалентных сопротивлений токозадающих цепей 20 и 21: где I 1 («1 — ток источника 14 (15) тока;

U <„— напряжение источника 31 . опорного напряжения;

R 0 2„1 — эквивалентное сопротивление токозадающей цепи 20 (21).

Разность токов источников 14 и 15 тока представляет собой компенсационный ток

Uon Uoh

1 (3)

Ra 2О Rs2i где U - величина опорного напряоп жения;

R ° „ — эквивалентное сопротивле20 (21 ние токозадающей цепи 20 (21) .

Условие равенства тока сдвига I > и компенсационного тока I реализуется за счет выбора положения движка сдвоенного переменного резистора 28, Величина эквивалентного сопротивления токозадающей цепи 20 определяется суммой величины токозадающего резистора 22 с величиной сопротивления. цепи резисторов, содержащей параллельно соединенные звенья, Первое звено содержит первый терморезистор 24, соединенный с той частью первого переменного резистора 29, которая заключена между его первым и средним выводами, а второе звено содержит первый уравнивающий резистор 26, соединенный с той частью второго переменного резистора 30, которая заключена между его вторым и средним выводами. Величина эквивалентного сопротивления токоэадающей цепи 21 определя етс я суммой величины т око задающего резистора 23 с величиной сопротивления цепи резисторов, содержащей параллельно соединенные звенья. Третье звено содержит второй терморезистор

25, соединенный с той частью первого переменного резистора 29, которая заключена между его вторым и средним выводами, а четвертое звено содержит второй уравнивающий резистор 27, соединенный с той частью второго переменного резистора 30, которая заключена между его первым и средним выводами.

При начальной температуре окружающей среды, когда сопротивление термои уравнивающих резисторов 24 — 27 равны, эквивалентные сопротивления токозадающих цепей 20 и 21 равны при любом положении движка сдвоенного переменного резистора 28. При изменении температуры окружающей среды на-, рушается равенство эквивалентных со35 противлений токозадающих цепей 20 и 21, и возникает компенсационный ток, величина и направление которо-. го зависит от положения движка сдвоенного переменного резистора 28. Kor40 да движок сдвоенного переменного резистора 28 находится в таком положении, что средние выводы переменных резисторов 29 и 30 подключены к их первым концам, величина компенсацион45 ного тока наибольшая, à его температурная зависимость определяется из. менением сопротивления терморезистора 24. При смещении движка сдвоенного переменного резистора 28 в другое крайнее положение температурная зависимость компенсационного тока определяется изменением сопротивления терморезистора 25.

Когда движок сдвоенного переменного резистора находится в промежуточном положении, величина компенсационного тока

Т „= И к мо,кс1(1-2k) (с(ЛТ» (4) 1411570

ВНИИПИ Заказ 3643/36 Тираж 680

Подпис )«; е

Произв.-полигр. пр-тие, r Ужгород, ул. Проектная, 4 где 1„ „„ „„ — величина компенсационного тока при крайнем положении днижка сдвоенного переменного резистора;

5 отношение сопротивления части первого (нторого) переменного резистора 29 (30) между средним и пер1 вым ныводами,к величине полного сопротивления переменного резистора (О к 41);

of — коэффициент температурной зависимости сопротив-15 (л ения терморезисторов 24 и 25;

Л Т вЂ” изменение температуры окружающей среды.

Из соотношений (1) и (4) видно, ч о для любой величины температурног дрейфа ОУ 5 и 6 можно подобрать т кое положение движка сдвоенного пер менного резистора 28, которое нед т к точной компенсации температурного дрейфа тензопреобразователя. ( (Формула изобретения

Тензопреобразователь, содержащий и точиик питания и подключенный к нетензомост, первый и второй преобр зователи напряжение — ток, каждый и которых выполнен в виде последов; тельно соединенных операционного

35 у< илителя, полевого транзистора и ток ограничительного резистора, подключенного к "плюсу" источника питания, входной р е зи с тор, включ е нный между и нертирующими входами операционных 4 усилителей преобразователей напряжен не — ток, неинвертирующие входы которых подключены к измерительной диагрнали тенэомоста, преобразователь ток — напряжение, выполненный в виде .

45 операционного усилителя с отрицательндй обратной связью, первый и второй иСточники тока, каждый иэ которых вИполнен н виде последовательно соединенных операционного усилителя, tIG1

50 левого транзистора и токоэадающей цепи, состоящей из последовательно соединенных первого токоэадающего резистора и первого термореэистора и второго токозадающего резистора, пер— вые выводы первого и второго токозадающих резисторов подключены к истокам полевых транзисторов первого и второго источников тока, источник опорного напряжения, подключенный к неинвертирующим входам операционных усилителей первого и второго источников тока, инвертирующие входы которых подключены к истокам соответствующих полевых транзисторов источников тока, стоки последних подключены к истокам соответствующих полевых транзисторов и инвертирующим входам соответствующих операционных усилителей преобразователей напряжение — ток, инвертирующий и неиннертирующий входы операционного усилителя преобразователя ток — напряжение подключены соответственно к стокам полевых транзисторов первого и второго преобразователей напряжение — ток, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения. точности путем увеличения температурной стабильности, он снабжен вторым терморезистором, первым и вторым ураннинающими резисторами, сдвоенным переменным резистором, состоящим из первого и второго переменных резисторов, средние выводы которых подключены к "минусу" источника питания, первые выводы подключены соответственно к второму выводу первого терморезистора и первому выводу второго уравнивающего резистора, вторые выводы подключены соответственно к первому выводу второго терморезистора и к первому выводу первого ураннивающего резистора, второй вывод пер— ного уравнивающего резистора соединен с точкой соединения п токозадающего резистора и первого терморезистора, а вторые выводы vòîðîãо ураннивающего резистора и нторого терморезистора соединены вместе и по; ключены к второму BMBQ;tó нт рого токозадающего резистора.