Способ балансировки и температурной компенсации мостовых схем тонкопленочных тензорезисторных датчиков

.303.693,пературная компеностового преобраы и системы управ 54)(57) СПОСОБ Б ЕРАТУРНОЙ КОМПЕН НСИРОВКИ И ТЕМАЦИИ МОСТОВЫХ СХЕМ Об ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Патент США. Ыдкл. 73-88.5, 1Сгибов А.,П. Темсация ухода нулязователя. - "Приболения", 1975, В 1 80174738 ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫХ ДАТЧИКОВ, заключающийся в регулировании сопротивлений и температурного коэффициента сопротивления (ТКС) соответствующих резисторов мостовой схемы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности балансиров" ки и температурной компенсации, регулирование сопротивления резистора осу. ществляют пропусканием через него постоянного тока, а регулирование ТКС - пропусканием импульсного тока, причем величину как импульсного тока, так и постоянного выбирают в 10-15 раз боль. ше номинального рабочего.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при изготовлении тонкопленочных тензорезисторных датчиков дляпреобразования механических величин 5в электрический сигнал,Целью изобретения является повышение точности балансировки и температурной компенсации мостовых схемтонкопленочных тензорезисторных датчиков,На.чертеже показан механизм балансировки и температурной компенсации.Точка Ао является исходной точкой,иэ которой ведется балансировка моста. Отрезок А,В характеризует изменение параметров мостовой схемы припропускании через резисторы противолежащих плеч постоянного тока, в10-15 раз превышающего номинальный 20в течение заданного времени. ОтрезокВС характеризует изменение параметровмостовой схемы при пропускании заданного числа импульсов тока через ту жепару противолежащих резисторов. 25Ломаная СА 0 определяет последовательность изменения выходного сиг-,нала мостовой схемы при пропусканиичерез резисторы сначала постоянноготока до достижения выходным сигналом 30точки А, а затем сведением выходногосигнала в ноль пропусканием черезрезисторы импульсного тока. ЛоманаяСАО определяет ту же последовательность при обратном порядке операций. З 5Способ реализуется следующимобразом.Определяют резисторы мостовой схемы сопротивления и ТКС, которые подлежат регулировке. Затем регулируют 40ТКС и сопротивление одной пары противолежащих резисторов до достиженияими заданных значений сопротивленияи ТКС, пропуская через них импульсный ток с амплитудой, равной 10-15 но 45миналам рабочего токаЗатем регулируют сопротивление второй пары противолежащих резисторов мостовой схемыдо достижения ими заданного значения,пропуская через них постоянный ток, 50равный по величине 10-15 номиналам. рабочего тока.На этом регулировку заканчивают.Способ основан на том физическомявлении, что при пропускании через 55пленочные резисторы постоянного токаболее интенсивно изменяется величина сопротивления резистора при сравнительно малом изменении его ТКС.При пропускании импульсного тока изменение величины сопротивления резисторов происходит медленнее, чем изменение их ТКС. Таким образом, комбинируя воздействия на соответствующие резисторы мостовой схемы постоянным и импульсным током, можно достигнуть балансировки мостовой схемы и ее температурной компенсации.В качестве примера рассмотрим реализацию способа при балансировке итемпературной компенсации полной мостовой схемы из тонкопленочных резисторов, выполненных из сплава Х 20 Н 75 Юс удельным поверхностным сопротивлением= 70 Ом/кВ. Маркировка резис-торов в схеме принята стандартная.Непосредственно после изготовления методами пленочной технологиимостовая схема может иметь напряжение дебаланса, близкое к 1007. номинального выходного напряжения, и значительную зависимость начального напряжения от температуры. Для мостовданного .типа напряжение питания принимают равным 6 В, при этом рабочий сигнал составляет 9 мВ,Для определения резисторов, величину сопротивления и ТКС которых необходимо регулировать, определяют величину сигнала П на выходе мостовой схемы при максимальной рабочей темо пературе (в данном примере плюс 100 С) и при минимальной рабочей температуре (в данном примере минус 90 С). Затем определяют координаты точки Ао, откладывая на чертеже по оси Х величину ДБ= П 1 - Бо, а по оси У величину Б Ш= 8,5 мВ, йП= 0,43 мВ).Через резисторы мостовой схемы к 1 пропускают постоянный ток величиной 10 1 цо,где 1 ном - номинальный ток питания резистора, в течение,5 мин. После этого вновь определяют величину выходного сигнала при максимальной рабочей температуре П, и при минимальной рабочей температуре П, В данном примере П = 9,7 мВ, а Ыо= Б 1 п -- По= -0,38 мВ. Напряжение По откладывают по оси У, а Бпо оси Х и получают точку В на чертеже.Прямая, проходящая через точки А и В, характеризует изменение дисбаланса и температурную стабильность мостовой схемы при регулировании резистора Н 1 при пропускании через него постоянного тока 1 = 10 1,. Выз 1174738числим угловой коэффициент К прямой иАрВг ЮриКд( аБ ) 24,10 ЬУрпК - 5п) 20 где Ь 3 рп= Жр - Брр = - 1, 2 мВ; д( йБп) = ЬП -Юи =-0,05 мВ,Затем через этот же резистор К 1 пропускают 6000 импульсов тока длительностью 3 мс с амплитудой, равной 15 7. Определяют те же параметры мостовой схемы после импульсного воздействия П= 10,5 мВ и йБ =п = -0,22 мВ и вычисляют коэффициент где д 0 и = Пр - Бщ,= 10,5-9,7 0,8 мВ; 1а( аП) = Ы-ЬП= 0,16 мв.25На чертеже строят точку С с координатами Х = лПи и 7 = При . По полу. ченным данным из точки С проводят две прямых СА и СА с угловыми коэффициентами соответственно К и К, которые определяют резисторы, регулировку которых следует проводить, пропуская через них постоянный ток (для рассматриваемого случая это К 2 и К 4) и импульсный ток (К 1 и КЗ).35Для определения длительности воздействия постоянным током и числа импульсов, необходимых для балансировки и термокомпенсации моста, необходимо через начало координат провести прямые ОА и ОА, параллельные прямым соответственно СА и СА . Ломаные САО САО определяют дальнейший путь реулировки, которую необходимо провести для достижения балансировки и термокомпенсации мостовой схемы.Возможны два варианта, В первом варианте, регулируя сопротивление и ТКС резисторов К 1 и КЗ, переводят состояние мостовой схемы из точки С в точку А. Регулирование импульсным током прекращают, когда выходной сигнал с мостовой схемы достигнет точки А, вычисленные значение координат которой равны 11 р, = 14,64 мВ и ьУе= 0,61 мВ, После этого регулируют величину сопротивления и ТКС резисторов К 2 и К 4, пропуская через них постоянный ток до тех пор, пока напряжение на .выходе мостовой схемы не будет равно нулю, одновременно с этим достигают и температурную компенсацию мостовой схемы,Во втором варианте порядок операций изменяют и, регулируя резисторы К 2 и К 4 постоянным током, переводят состояние выходного сигнала в точку А, а затем, регулируя К 1 и КЗ импульсным током, сводят выходной сигнал мостовой схемы в точку О. Результат достигается тот же.1Предложенный способ балансировки и температурной компенсации мостовых схем из тонкопленочных резисторов.позволяет повысить точность тем" пературной компенсации в широком температурном диапазоне. Одновременно возрастает надежность датчика и упрощается его конструкция, так как в мостовую схему не вводят дополни- . тельные элементы в виде термозависимых резисторов и дополнительных резисторов для балансировки.651венного комитета СС етений и открытий 35, Раушская наб.,170/41 . Тираж ВНИИПИ Государс по делам изоб 1 13035, Москва, Ж