Тензопреобразователь

(51)5 6 01 В 7 ГОСУДАР ПО ИЗОБ ПРИ ГКН Ия ИСА ИЕ ИЗОБРЕТ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1(56) Авторское свидетельство СССР В 442363, кл, О 01 В 7/16, 1972;Авторское свидетельство СССР ЬВ 1245867, кл. 6 01 В 7/16, 1984.(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 с ис- пользованием операционных усилителей 16 и 17 и резисторов 18 - 21 отрицательных обратных связей. Резисторы 18 и 19 отрицательной обратной связи устанавливают на неинвертирующихвходах операционных усилителей 16 и 17 равные потенциалы. Резисторы 20 и 2.1 отрицательной обратной связи определяют коэффициент преобразования входного тока в выходное напряжение преобразователя 12 ток - напряжение;1 ил,Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано дляизмерения деформаций,Целью изобретения является повышение точности за счет увеличения помехозащищен ности,На чертеже изображена функциональная схема тензопреобразователя.Тензопреобразователь содержит источник 1 питания, подключенный к нему тенэомост 2, первый и второй преобразователи 3и 4 напряжение - ток, выполненные в аидепоследовательно соединенных операционных усилителей 5 и 6, полевых транзисторов7 и 8 и токоограничительных резисторов 9 и10, неинвертирующие входы операционныхусилителей 5 и 6 подключены к измерительной диагонали тензомоста 2, входной резистор 11, включенный между инвертирующими входами операционных усилителей 5и 6, преобразователь 12 ток - капряжение,первый и второй источники 13 и 14 тока,источник 15 опорного напряжения, Преобразователь 12 ток - напряжение содержитпервый и второй операционные усилители16 и 17, первый, второй, третий, четвертыйрезисторы 18 - 21 обратных связей первогои второго операционных усилителей 16 и 17.Инвертирующие входы первого и второго операционных усилителей 16 и 17 преобразователя 12 ток - напряжение соединенымежду собой и подключены к первым выводам второго и третьего резисторов 19 и 20,вторые выводы которых подключены соответственно к выходам первого и второгооперационных усилителей 16 и 17, неинвертирующие входы которых соответственноподключены к стокам полевых транзисторов 7 и 8 первого и второго преобразователей 3 и 4 напряжение - ток и одновременнок первым выводам первого и четвертого резисторов 18 и 21, второй вывод первоо резистора 18 соединен с выходом второгооперационного усилителя 17, а второй вывод четвертого резистора 21 соединен с выходом первого операционного усилителя16,Первый и второй преобразователи 3 и анапряжение-ток преобразуют напряжениеразбаланса тензомоста 2 в ток, величинакоторого ограничивается входным резистором 11, Преобразователь 12 ток - напряжение образует на своем дифференциальномвыходе, являющемся выходом тензопреобразователя, напряжение, пропорциональное разности токов, поступающих ка еговходы, Первый и второй источники 13 и 14тока предназначены для задания начальныхтоков преобразователей напряжение - так,опоеделяющих величину начальноге выходного напряжения преобразователя 12 ток -напряжение, и для выработки тока, компенсирующего тепловой дрейф текзопреобразователя,5 Источник 15 опорного напряжения вырабатывает стабилизированное напряжекие, поступающее на управляющие входыисточников 13 и 14 тока, Первый и второйтокоограничительные резисторы 9 и 10О предназначены для ограничения величинтоков, втекающих в источник 1 питания иэцепи, в которой замыкаются токи преобразователей 3 и 4 напряжение - ток и источников 13 и 14 тока. Входной резистор 1115 предназначен для образования цепи, в которой замыкаются разностный ток преобразователей 3 и 4 напряжение - ток и. компенсационный ток источников 13 и 1.4тока. Второй и третий резисторы 19 и 2020 отрицательной обратной связи преобразователя 12 ток - напряжение обеспечиваютравенство потенциалов на инвертиру,ощихвходах первого и второго операционныхусилителей 16 и 17. Первый и четвертый25 резисторы 18 и 21 отрицательной обратнойсвязи определяют коэффициент преобразования входного тока (тока, протекающегочерез входной резистор 11) в выходное капряжение преобразователя 12 ток - напря 30 жение.Тензопреобраэователь работает следующим образом.Источкик 1 питания создает на измерительной диагонали тензомоста 2 разность35 падения напряжений, пропорциойальнуюразбалансу тензомоста 2. Преобразователи3 и 4 напряжение - ток преобразуют разность напряжений на измерительной диагонали тенэомоста 2 в разность токов,40 Начальное напряжение на выходе тензопреобразователя определяется разностьютоков, поступающих на неинвертирующиевходы первого и второго операционногоусилителей 16 и 17 преобразователя 12 ток45 - напряжение, который представляет собойсумму разности токов, вырабатываемыхпервым и вторым преобразователем 3 и 4напряжение- ток, а также первым и вторымисточниками 13 и 14 тока.:50 Преобразование входного тока преобразователем 12 ток - напряжение в выходное напряжение осуществляется следующим образом.Благодаря отрицательной обратной55 связи через второй и третий резисторы 19 и20 потенциалы ка неинвертирующих и иквертирующих входах первого и второго операционных усилителей,16 и 17 устанавливаются равными между собой, Так какоперационные усилители входной ток не по1714335 Формула изобретения требляют, напряжение на выходе второгооперационного усилителя 17 равно; Тенэопреобраэователь, содержащийисточник 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 рези стара, подключенного к плюсу источникапитания, 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 кистокам соответствующих полевых транзисторов и к и нее ртирующим 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 щ и й с я тем, что, 30 с целью повышения точности измерений эасчет увеличения помехоэащищенности, преобразователь ток - напряжение снабжен вторым операционным усилителем, третьим и четвертым резисторами, инверти 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 полевых транзисторов первого и второго преобразова телей напряжение - ток и одновременно к,первым выводам первого и четвертого резисторов, второй вывод первого резистора со. единен с выходом второго операционногоусилителя, а второй вывод четвертого реэи стара соединен с выходом первого операционного усилителя. Овых 2 01 - 1 вхВ 181 где 01 - потенциал на неинвертирующем входе первого операционного усилителя 16;1 вх - вхоДной ток пРеобРазователЯ 12 ток - напряжение,В 1 в - первый резистор 18 отрицательной обратной связи.Напряжение на выходе первого Операционного усилителя 16 с учетом формулы (1) равно:Овых 1 = 0 вых 2 + (01-,0 вых 2)+ В 19= 01+ В 18 В 19 (21+1 вхВзо "ГДЕ 0 вых 2 - НаПРЯжЕНИЕ На ВЫХОДЕ ВТОРОГО операционного усилителя 17;01 - потенциал на инвертирующих входах первого и второго операционных усилителей 16 и 17;В 19 - второй резистор 19 отрицательной обратной связи;В 2 о - третий резистор 20 отрицательной обратной связи.С учетом равенства В 19-В 2 о В 1 в = В 21, Фор. мула 2 принимает вид: 0 вых 1 = 01+ 1 вхВ 18 (3) Вычитая из выражения (3) выражение (1), получаем напряжение на выходе преобразователя 12 ток - напряжение 0 0 1 - 0 2 г 1В 1 а. (4) Из выражения (4) видно, что преобразователь 12. ток - напряжение преобразует входной ток а выходное напряжение с коэффициентом 2818(В 21) по Обоим своим входам.Использование преобразователя 12 ток - напряжение, построенного по симметричной схеме, увеличивает КОС по постоянному току всегО тензопреобразователя в среднем на 6 дБ. СОставитель АЯисаревскийТехред М.МОргентал Корректор О.Кундрик Редактор И,Ванюшкина Заказ 681 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и Открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-Э 5, Раушская наб., 4/5 ПрОизводственно-издательсаюй кюбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101