Преобразователь сигналов мостовых тензорезисторных датчиков

ЕЛЬСТ ытательных СИГНАЛОВ МОСТОДАТЧИКОВсится к испытаизобретения еобразования. тель СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕК А 8 ТОРСКОМУ СИИД(71) Научно-исследовательский и конструкторский институт исп машин, приборов и средств измерения масс и Пензенский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССР Ф 989324, кл. С 01 Н 3/06, 1981.Испытательная техника. Справочник под ред, В.В.Клюева, М.: Машинострое ние, 1982, 2 с. 439 (прототип).(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВЫХ ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫХ (57) Изобретение отнной технике. Цел повышение точности и Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, усилители 2 и 3мощности, датчик 4, дифференциальныйусилитель 5, состоящий из резисторов6-10, операционных усилителей 11 и12 и обратных преобразователей 13 и14 с образцовыми резисторами 15-19,блок 20 сравнения состоит из переключателя 21, усилителя 22 напряжения переменного тока, фазочувствительного выпрямителя 23 и усилителя24 напряжения постоянного тока, атакже генератор 25 и управляемый,потенциометр 26. Введение в устройствоблока 20 сравнения, обратных преобразователей 13 и 14 и управляемогопотенциометра 26 в дифференциальныйусилитель 5 и конкретное:выполнениеобратных преобраз;,эателей и блокасравнения позволяет устранить влияние аддитивной и мультипликативнойпогрешностей. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для преобразования сигналов мостовых тенэорезисторных датчиков.Целью изобретения является повышение,точности за счет снижения аддитивной и мультипликативной составляющих погрешности.На чертеже представлена функциональная схема преобразователя сигналов мостовых тензорезисторных датчиков.Преобразователь сигналов мостовыхтензорезисторных датчиков содержит последовательно соединенные источник 1 опорного напряжения, первый 2 и второй 3 усилители мощности, датчикпервый вход которого подключен квыходу, второго усилителя 3 мощности, а второй вход датчика 4 подключен к выходу первого усилителя 2 мощности, дифференциальный усилитель 5, состоящий из пяти резисторов 6-10, первого 11 и второго 12 операционных усилителей (ОУ), первого 13 и второго 14 обратных преобразователей, причемпервый обратный преобразователь 13содержит первый 15 и второй 16 образцовые резисторы, а второй обратный преобразователь 14 содержит третий 17, четвертый 18 и пятый 19 образцовые резисторы, блок 20 сравнения состоит из последовательно соединенныхпереключателя 21, усилителя 22 напряжения переменного тока, фазочувст- вительного выпрямителя 23 и усилителя 24 напряжения постоянного тока,а также генератора 25, своим выходомподключенного к управляющим входам переключателя 21 и фаэочувствительного выпрямителя 23.Первый резистор 6 первым выводом соединен с первым входом дифференциального усилителя 5, первым выходом датчика 4 и первым выводом первого образцового резистора 15, другим вы- водом первый резистор б соединен со входом первого операционного усилителя 11, первым выводом третьего резистора 8, который своим вторым выводом соединен с выходом первого операционного усилителя 11, первым выводом второго резистора 7 и выводами второго 6 и третьего 17 образцовых резисторов.Два других вывода первого 15 и второго 16 образцовых резистора соединены между собой н с первым входом переключателя21. Второй вывод второго резистора 7 соединен со входом второго операци онного усилителя 12, первымивывода.ми четвертого 9 и пятого 10 резисто ров, при этом другой вывод пятогорезистора 10 соединен со вторым входом дифференциального усилителя 5, вторым выходом датчика 4 и выводом четвертого образцового резистора 18, другой вывод которого соединен с выводами третьего 17 и пятого 19 образцовых резисторов и .вторым входом переключателя 21, Второй вывод четвертого резистора 9 соединен с выводом пятого образцового резистора 19, выходом второго операционного усилителя 12, который соединен с выходом преобразователя.Выход усилителя 24 соединен со 20 входом управляемого потенциометра26, который двумя своими выводами подключен к двум управляющим выводам второго операционного усилителя 12,Преобразователь работает следующим образом.+35 ЦЗх о у Цв 1 оэ где К - коэффициент передачи датчи 3ка.Выходной сигнал первого операционного усилителя (ОУ) 11 равен- (1+ --- ) + е -- .,(1)1 1Вл К К1" сопротивление первогоб и третьего 8 резис=торов;напряжение смещенияпервого ОУ 11; - коэффициент усиленияпервого ОУ 11 без обратной связи где К и К КЛК+ Кз Выходное напряжение второго операционного усилителя 12 равно ц=ю-( - -) 1 Кз г "К К 1+ 1 Я,Напряжение Ц источника 1 опорно-го напряжения через усилители 2 и 3 мощности поступает на тензорезисторЭо ный датчик 4.Выходные сигналы датчика П иБпоступают на входы дифференциального усилителя 5(7) где К, К,соответственно сопротивления резисторов 9, 10 и 7; коэффициент усиле О ния второго ОУ 12 без обратной связи;напряжение смещения второго ОУ 12; 15 г КК +КК +КК 1 4 1 5Выходное напряжение первого преоб 20 разователя 13, состоящего иэ двух образцовых резисторов 15 и 16 равенпри условии Кг = Кг 1 К Кугде К и Кз - сопротивления образцовых резисторов 4 и 15. Выходное напряжение второго обратного преобразователя 16, состоящего из образцовых резисторов 17,18 и 19 равен К - содтветственно со 5противления образцовых резисторов17, 18 и 19,Выходное напряжение обратных преобразователей 13 и 16 поступает на входы блока 20 сравнения. Переклю чатель 21, управляемый генератором 25, поочередно подключает сигналы Ц и Ц к входу усилителя 22 напряжения переменного тока, выходной сигнал которого преобразуется фаэо чувствительным выпрямителем 23, управляемым генератором 25, в напряжение постоянного тока, управляющего через усилитель 24 напряжения постоянного тока, электрически управляе мым потенциометром 26, который регулирует выходное напряжение второго ОУ 12 до равенства В этом случае выражение (2) лосленесложных преобразований принимаетвид ц = (Ц -ц ) - +е (5)КИз выражения (5) следует, что погрешность определяется только об" разцовыми резисторами обратных преобразователей 13 и 16 и не зависит от К К и 3, и 3Величина напряжения смещения дифференциального усилителя 5, приведенная ко входу, равна Из выражений (5 и 6) следует,что влияние напряжения смещения первого ОУ 11 компенсируется полностью, а второго ОУ 12 уменьшается в К /К5 1 раз.Величина коэффициента усиления дифференциального усилителя 5, равная К/Кобычно составляет 100 - 1000.Для обеспечения в выражении (6) ХЦг = 0 необходимо вход первого ОУ 11 через дополнительный резистор (не Показан)равный КгК 5/Кг + К 61 Сое динить общей точкой устройства. В этом случае выходное напряжение будет равно Таким образом, использование данного преобразователя позволяет устра" нить влияние аддитивной и мультипликативной погрешностей и, как следствие, повысить точность преобразования сигналов .мостовых тензорезисторнык датчиков. Формула и з о б р е т е н и я 1. Преобразователь сигналов мостовых тензорезисторных датчиков, содержащий последовательно соединенные источник опорного напряжения, первый и второй усилители мощности, датчик, первый вход которого подключен к выходу второго усилителя мощности, а второй вход подключен к выходу первого усилителя мощности, и дифференциСоставитель В.СмирновРедактор А.Долинич Техред В.Кадар Корректор С.Черни Заказ 2558/48 , Тираж 778 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4,5 Производственно-полиграфическое предприятие г.ужгород, ул.Проектная,4 Ф 12314 альный усилитель, состоящий иэ пяти резисторов и двух операционных усилителей, первый выход датчика подключен к первому входу дифференциального усилителя, к которому через первый резистор подключен вход первого операционного усилителя, выход которого через второй резистор подключен ко входу второго операционного усилителя, третий резистор первым 1 О выводом подключен ко входу первого операционного усилителя, а вторым выводом - к выходу первого операционного усилителя, выход второго операционного усилителя соединен с выходом преобразователя, а также с первым выводом четвертого резистора,второй вывод которого подключен ко входу второго операционного усилителя, первый вывод пятого резистора под ключен ко второму входу дифференциального усилителя и второму выходу датчика, а вторым выводом пятый резистор подключен ко входу второго операционного усилителя, о т л и - 25 чающийся тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения аддитивной и мультипликативной погрешностей, в преобразователь дополнительно введен блок сравнения, ЗО а в дифференциальный усилитель - первый и второй обратные преобразователи и управляемый потенциометр,при этом первый обратный преобразователь состоит из первого и второго образ-, цовых резисторов, второй обратный преобразователь содержит третий,четвертый и пятый образцовые резисторы, причем первый вывод первого образцового резистора подключен к первому щ входу дифференциального усилителя,второй вывод первого образцового резистора соединен с первым выводомвторсго образцового резистора и первым входом блока сравнения, второй вывод второго образцового резистора соединен с выходом первого операционного усилителя и с первым выводомтретьего обраэцового резистора, второй вывод которого соединен с первыми выводами четвертого и пятого образцовых резисторов и вторым входомблока. сравнения, второй вывод четвертого образцового резистора подключен ко второму входу дифференциального усилителя, а второй выводпятого образцового резистора подключен к выходу второго операционногоусилителя, выход блока сравнения подключен ко входу управляемого потенци.ометра, два вывода которого подключены к двум управляющим выводам установки смещения второго операционного усилителя,2, Преобразователь по п.1, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что блоксравнения содержит последовательносоединенные переключатель, усилительнапряжения переменного тока, фазочувствительный выпрямитель и усилитель напряжения постоянного тока,при этом управляющие входы переключателя и фазочувствительного вцпрямителя соединены с выходом генератора, при этом первый Йсод переключателя является первым входом блокасравнения, второй вход переключателя - вторым входом блока сравнения,а выход усилителя постоянного токаявляется выходом блока сравнения.