Тензопреобразователь

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения механических напряжений и ус*- корений с помощью тензометрических датчиков. Цель изобретения - повышение точности за счет увеличения помехозащищенности. Для этого преобразователь 12 ток - напряжение выполнен по симметричной схеме с дифференциальным выходом с использованием операционных усилителей 16 и 17 и резисторов 18 - 21 отрицательных обратных связей. Резисторы 18 и 19 отрицательной обратной связи устанавливают на неинвертирующих' входах операционных усилителей 16 и 17 равные потенциалы. Резисторы 20 и 21 отрицательной обратной связи определяют коэффициент преобразования входного тока в выходное напряжение преобразователя 12 ток - напряжение: 1 ил.4^ы о>& ел>&

союз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК " (О) (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (s1)s G 01 В 7/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

/Ля

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4300255/28 (22) 24.08,87 (46) 23.02.92. бюл. ЬЫ (71) Всесоюзный научно-исследовательский тепловозный институт (72) Н.А.Кузнецов и И.В.Фридбауэр (53) 531.781.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР й. 442363, кл. 6 01 В 7/16, 1972;

Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1245867, кл. G 01 В 7/16, 1984. (54)ТЕНЗОПРЕОбРАЗОВАТЕЛЪ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения механических напряжений и ус. корений с помощью тензометрических датчиков. Цель изобретения — повышение точности за счет увеличения помехозащищенности. Для этого преобразователь 12 ток— напряжение выполнен по симметричной схеме с дифференциальным выходом c использованием операционных усилителей 16 и 17 и резисторов 18 — 21 отрицательных, обратных связей. Резисторы 18 и 19 отрицательной обратной связи устанавливают на неинвертирующих входах операционных усилителей 16 и 17 равные потенциалы. Резисторы 20 и 21 отрицательной обратной связи определяют коэффициент преобразования входного тока в выходное напряжение преобразователя 12 ток — напряжение;

1 ил, 1714335

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения деформаций, Целью изобретения является повышение точности за счет увеличения помехозащищенности.

На чертеже изображена функциональная схема тензопреобразователя.

Тензопреобразователь содержит источник 1 питания, подключенный к нему тенэомост 2, первый и второй преобразователи 3 и 4 напряжение — ток, выполненные в аиде последовательно соединенных операционных усилителей 5 и 6, полевых транзисторов

7 и 8 и токоограничительных резисторов 9 и

10, неинвертирующие входы операционных усилителей 5и,6 подключены к измерительной диагонали тензомоста 2, входной резистор 11, включенный между инвертирующими входами операционных усилителей 5 и 6, преобразователь 12 ток — капряжение, первый и второй источники 13 и 14 тока, источник 15 опорного напряжения. Преобразователь 12 ток — напряжение содержит первый и второй операционные усилители

16 и 17, первый, второй, третий, четвертый резисторы 18 — 21 обратных связей первого и второго операционных усилителей 16 и 17.

Инвертирующие входы первого и второго операционных усилителей 16 и 17 преобразователя 12 ток — напряжение соединены между собой и подключены к первым выводам второго и третьего резисторов 19 и 20, вторые выводы которых подключены соответственно к выходам первого и второго операционных усилителей 16 и 17, неинвертирующие входы которых соответственно подключены к стокам полевых транзисторов 7 и 8 первого и второго преобразователей 3 и 4 напряжение — ток и одновременно к первым выводам первого и четвертого резисторов 18 и 21, второй вывод перво о резистора 18 соединен с выходом второго операционного усилителя 17, а второй вывод четвертого резистора 21 соединен с выходом первого операционного усилителя

16.

Первый и второй преобразователи 3 и а напряжение-ток преобразуют напряжение разбаланса тензомоста 2 в ток, величина которого ограничивается входным резистором 11. Преобразователь 12 ток — напряжение образует на своем дифференциальном выходе, являющемся выходом тензопреобразователя, напряжение, пропорциональное разности токов, поступающих ка его входы. Первый и второй источники 13 и 14 тока предназначены для задания начальных токов преобразователей напряжение — так, опоеделяющих величину начальноге выходного напряжения преобразователя 12 ток— напряжение, и для выработки тока, компенсирующего тепловой дрейф текэопреобразователя.

5 Источник 15 опорного напряжения вырабатывает стабилизированное напряжекие, поступающее на управляющие входы источников 13 и 14 тока. Первый и второй токоограничительные резисторы 9 и 10

0 предназначены для ограничения величин токов, втекающих в источник 1 питания иэ цепи, в которой замыкаются токи преобразователей 3 и 4 напряжение — ток и источников 13 и 14 тока. Входной резистор 11

15 предназначен для образования цепи, в которой замыкаются разностный ток преобразователей 3 и 4 напряжение — ток и . компенсационный ток источников 13 и 1.4 тока. Второй и третий резисторы 19 и 20

20 отрицательной обратной связи преобразователя 12 ток — напряжение обеспечивают равенство потенциалов на инвертиру,ощих входах первого и второго операционных усилителей 16 и 17. Первый и четвертый

25 резисторы 18 и 21 отрицательной обратной связи определяют коэффициент преобразования входного тока (тока, протекающего через входной резистор 11) в выходное капряжение преобразователя 12 ток — напря30 жение.

Тензопреобраэователь работает следующим образом.

Источкик 1 питания создает на измерительной диагонали тензомоста 2 разность

35 падения напряжений, пропорциональную разбалансу тензомоста 2. Преобразователи

3 и 4 напряжение — ток преобразуют разность напряжений на измерительной диагонали тензомоста 2 в разность токов, 40 Начальное напряжение на выходе тензопреобразователя определяется разностью токов, поступающих на неинвертирующие входы первого и второго операционного усилителей 16 и 17 преобразователя 12 ток

45 — напряжение, который представляет собой сумму разности токов, вырабатываемых первым и вторым преобразователем 3 и 4 напряжение — ток. а также первым и вторым источниками 13 и 14 тока.:

50 Преобразование входного тока преобразователем 12 ток — напряжение в выходное напряжение осуществляется следующим образом.

Благодаря отрицательной обратной

55 связи через второй и третий резисторы 19 и

20 потенциалы ка неинвертирующих и иквертирующих входах первого и второго операциоккых усилителей,16 и 17 устанавливаются равными между собой, Так как операционные усилители входной ток не по1714335

Формула изобретения требляют, напряжение на выходе второго операционного усилителя 17 равно;

Тенэопреобраэователь, содержащий источник питания и подключенный к нему

5 тензомост, первый и второй преобразователи напряжение — ток, каждый иэ которых выполнен в виде последовательно соединенных операционного усилителя, полевого транзистора и токоограничительного рези10 сТора, подключенного к плюсу источника питания, входной резистор, включенный между инвертирующими входами операционных усилителей преобразователей напряжение — ток, неинвертирующие входы

15 которых подключены к измерительной диагонали тензомоста, преобразователь ток— .напряжение, состоящий иэ первого опера ционного усилителя, первого и второго резисторов, первый и второй источники тока, 20 первые выходы которых подключены к истокам соответствующих полевых транзисторов и к инвертирующим входам соответствующих операционных усилителей преобразователей напряжение — ток, а

25 вторые выходы соединены с минусом источника питания, источник опорного напряжения, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго источников тока, от л и ч а ю шийся тем, что, 30 с целью повышения точности измерений эа счет увеличения помехоэащищенности, преобразователь ток — напряжение снабжен вторым операционным усилителем, третьим и четвертым резисторами, инверти35 рующие входы первого и второго операционных усилителей преобразователя ток— напряжение соединены между собой и подключены к первым выводам второго и третьего,резисторов. вторые выводы которых

40 подключены соответственно к выходам первого и второго операционных усилителей, неинвертирующие входы которых соответственно подключены к стокам волевых транзисторов первого и второго преобразова45 телей напряжение — ток и одновременно к ,первым выводам первого и четвертого резисторов, второй вывод первого резистора со. единен с выходом второго операционного усилителя, а второй вывод четвертого реэи50 стара соединен с выходом первого операционного усилителя.

0вых2 01 1вх л18, где 01 — потенциал на неинвертирующем входе первого операционного усилителя 16;

1вх — вхоДной ток пРеобРазователЯ 12 ток — напряжение, R>a — первый резистор 18 отрицательной обратной связи.

Напряжение на выходе первого Операционного усилителя 16 с учетом формулы (1) равно:

Овых3 = 0вых2+ (01 0вых2)+

R19= Ф+

Ящ, R1g (21

+ "вх

R2O где U»<2 — напряжение на выходе второго операционного усилителя 17;

0> — потенциал на инвертирующих входах первого и второго операционных усилителей 16 и 17;

Кю — второй резистор 19 отрицательной обратной связи;

R2o — третий резистор 20 отрицательной обратной связи.

С учетом равенства 819-R2o Й1в = Йы, формула 2 принимает вид:

0вых1= 01+ 1ex Й18 (3) Вычитая из выражения (3) выражение (1), получаем напряжение на выходе преобразователя 12 ток — напряжение

0вых 0вых1 — 0вых2 2 1вх R18 (4) Из выражения (4) видно, что преобразователь 12. ток — напряжение преобразует входной ток а выходное напряжение с коэффициентом 2 R18(R21) по Обоим своим входам.

Использование преобразователя 12 ток — напряжение, построенного по симметричной схеме, увеличивает КОС по постоянному току sc8fo тензопреобразователя в среднем на 6 дБ.

Составитель АЯисаревский

Техред М.МОргентал Корректор О.Кундрик

Редактор И.Ванюшкина

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

Заказ 681 Тираж Подписное

ВНИИЙИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-Э5, Раушская. наб., 4/5