Тензорезисторный преобразователь

(51) 4 В 7 16 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЭОБРЕТА ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Я механических деформацийкий сигнал. Целью изобреся повышение точности и-2 электричесения являет омехозащио преобравлияния чет испольнь, А.В.в и В.В.088,8) има йко чения телей ьнои схемы ования сп четырех дифференциальных усили 9, 18, 19 и 20 с помощью четырехпрово ной линии связи, Для устранения вл яния дрейфа нулей используемых усил телей применяют переключение поляр ности питающего полумост источника 3 тока. Сохранение дифференциальн структуры усилителей 9, 18, 19 и 2 повышает помехозащищенность тензореэисторного преобразователя. 1 ил ство СССР6, 1977. идетел1 В 7 и(57) Изобретение относится к измерительной технике и касается средств я механических величин элекми методами с использованием с измерен трическ тензоре сторов для преобраэовани од(71) Институтки АЙ УССР(56) АвторскоеВ 565203, кл. Бюл, Нф 39технической теплофиэиенности тензорезисторноователя путем исключениоединительных линий эа5101520 5 Изобретение относится к измерительной технике, к средствам измерения механических величин электрическими методами с использованием тензорезисторов для преобразования механических деформаций в электрический сигнал.Целью изобреТения является повышение точности и помехоэащищенности путем исключения влияния соединительных линий за.счет использования специальной схемы включения четырех дифференциальных усилителей с помощью четырехпроводной линии связи.На чертеже приведена принципиальная схема тензорезисторного преобразователя,Тензорезисторный преобразователь содержит рабочий тенэорезистор 1, последовательно включенный с компенсационным тензорезистором 2, источник 3 тока, первый вывод выхода которого соединен с общей точкой первойпары последовательно включенных нормально замкнутого 4 и нормально разомкнутого 5 контактов переключателя б, выход нормально замкнутого контакта 4 соединен с входом рабочего тензорезистора 1, выход нормально разомкнутого контакта 5 соединен с входом компенсационного тензорезистора 2, второй вывод выхода источника 3 тока соединен с общей шиной и с общей точкой второй, пары последовательно включенных нормально замкнутогои нормально разомкнутого 8 контактов переключателя 6, выход нормально замкнутого контакта 7 соединен с входом компенсационного тензорезистора 2 выход нормально разомкнутого контакта 8 соединен с входом рабочего тензорезистора 1, первый дифференциальный усилитель 9, неинвертирующий вход которого соединен с входом рабочего тензорезистора 1, выход - с выходной клеммой преобразователя, восемь равных между собой прецизионных резисторов 10-18, включенных последовательно, первый резистор 10 соединен с выходом преобразователя, а резистор 17 соединен с общей шиной, второй дифференциальный усилитель 18, неинвертирующий вход которогс соединен с выводом рабочего тензорезистора 1 со стороны его соединения с компенсационным тенэорезистором 2, инвертирующий вход этого усилителя соединен с общей точкой резисторов 12 и 13, ы выход соединен с общей точкойрезисторов 11 и 12, третий дифференциальный усилитель 19, неинвертирующий вход которого соединен с входомкомпенсационного тензорезистора 2,инвертирующий вход соединен с общейточкой резисторов 14 и 15, выход усилителя соединен с общей точкой резисторов 13 и 14, четвертый дифференциальный усилитель 20, неинвертирующийвход которого соединен с выводом компенсационного тензорезистора 2 состороны его соединения с рабочимтензорезистором 1, инвертирующий входсоединен с общей точкой резисторов16 и 17, выход - с общей точкой резисторов 15 и 16, и инвертирующийвход первого дифференциального усилителя 9 соединен с общей точкой резисторов 10 и 11. Тензорезисторный преобразовательработает следующим образом.Для указанного на чертеже первогоположения переключателя 6 примем,что сопротивления К тензорезисторов1 и 2 равны между собой и,в результате деформации получили значения Птензореэистора 1 Б, +ьК, а тенэоре 30зистора 2-К-Ы., сопротивление провода и переходное сопротивление нормально замкнутого контакта 7 ключа б равным6 Кх, а сопротивление провода, соединяющего тензорезистор 1 с тензорезистором 2, -в,К,.Тогда на неинвертирующий вход усилителя 20 действует напряжение Цвх ро1(КК+ДВ, где 1 - ток от источника3. тока, протекающий через тензореэи сторы вИнвертирующий вход усилителя 20соединен с корп 1 хсом. Выходное напряжение на усилителе 20 равноалых о вьх о 4 - 2 45 На неинвертирующий вход усилителя19 поступает напряжение Б =1 Квх э з ха на неинвертирующий вход этого усилит еля - Б =0 ы=21 (К-аК+ ьК, ) .Напряжение на выходе усилителя 19 50 равнобьх 19 вход ВК 13 Л Я-21 ьК, =-21(К- К) .Напряжение на неинвертирующем входе усилителя 18 равно55 0 ВхВ 1(а 1 К КоМ=1(К, + дК, )+1(К-К), а напряжейие на инвертирующем входе - 06 х 8 Мххв10 Если переключатель 6 переключается во второе положение, т.е, замкнуты нормально разомкнутые и разомкнуты нормально замкнутые контакты, то выходное напряжение Н ф 11 4 За выходное напряжение схемы принимают разности выходного сигнала при первом и втором положениях переключателя 6 т е11Н вши =83 Ы. Этот сигнал не содержит ошиб 30 ки, связанной с сопротивлением соединительных проводов и с дрейфом нулей дифференциальных усилителей, чем достигается повышение точности. В целом включение четырех усилителей от носительно тензорезисторов эквивалентно включению дифференциального усилителя на выход мостовой схемы, что создает условия подавления синфазной помехи и повышает помехозащищен ность предлагаемого тензореэисторного преобразователя. Формула из обретения 45 Тензорезисторный преобразователь, содержащий последовательно соединенные рабочий и компенсационный тенэорезисторы, двухпозиционный переключатель с двумя парами последовательно включенных нормально замкнутого и нормально разомкнутого контактов, Источник тока, первый вывод выхода Выходное напряжение усилителя 8равноБ =20 -ц -Вых з ьх у Вх 18=21(дК,+дВ. )+41(К-дК) .Напряжение на неинвертирующем входе выходного усилителя 9 равноГи =1(К+И)+1(К-дК)+1(дК +дК, ) ==2 И+1(д к, +д ),а на неинвертирующем входе - БввыхзВыходное напряжение усилителя 9,т.е. выходное напряжение тензорезисторного преобразователя, равно 15быхов вьх 1 Вх 9 6 с э=51 дК,которого соединен с общей точкой первой пары последовательно включенныхнормально замкнутого и нормально разомкнутого контактов двухпозиционного переключателя, выход нормальнозамкнутого контакта переключателясоединен с входом рабочего тензорезистора, выход нормально разомкнутого контакта соединен с входом компенсационного тензореэистора, второйвывод выхода источника тока соединен с общей шиной и с общей точкойвторой пары последовательно включенных нормально замкнутого и нормальноразомкнутого контактов двухпозиционного переключателя, выход нормальнозамкнутого контакта второй пары соединен с входом компенсационного тенэорезистора, а выход нормально разомкнутого контакта второй пары соединен с входом рабочего тензорезистора и первый дифференциальный усилитель, неинвертирующий вход которогосоединен с входом рабочего тенэорезистора, а выход - с выходной клеммой преобразователя, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыше ния точности и помехозащищенности,он снабжен восемью равными прецизионными резисторами, последовательновключенными между выходной клеммойпреобразователя и общей шинойвторым,третьим и четвертым дифференцйальными усилителями, инвертирующий входпервого услителя включен между первыми вторым прецизионными резисторами,выход второго услителя включен междувторым и третьим резистором, выходтретьего усилителя включен междучетвертым и пятым резисторами, выходчетвертого усилителя включен междушестым и седьмым резистором,неинвертирующий вход второго усилителя соединен с неинвертирующим входом первого усилителя через рабочий тензореэистор, неинвертирующий вход третьего усилителя соединен с неинвертирующим входом четвертого усилителя через компенсационный тенэорезистор, аинвертирующие входы второго, третьего и четвертого усилителей включенымежду третьим и четвертым, пятым ишестым, седьмым и : осьмым прецизионными резисторами соответственно.