Цифровой тензорезисторный преобразователь

ого в устрои компаратора тока.ство дополнительнвый перемножительрезисторов и треть ведены анало напряжении, шествходная обмотка рско-тех- гидрофизи СССР1985.НЫЙ ПРЕОБвым сных Я ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБ(71) Специальное конструктонологическое бюро Морскогоческого института АН УССР(56) Авторское свидетельство СССВ 405075, кл, С 01 К 17/06,С 01 В 7/18, 1974.Авторское свидетельствоФ 1270545, кл. С 01 В 7/18,(57) ;зобретение относится к цифсредствам изме.рений механическихличин электрическими методами спользованием тенэомостовых первипр образователей. Цель изобретенповышение точности измерения - дгается за счет исключения темперной погрешности трансформаторног трансформаторного компаратора 4 тока, Преобразователь также содержит тензомост 1, термочувствительный мост 2, источник 3 питания, нуль-орган 5, блок 6 управления, управляемый делитель 7 напряжения, суммирующий усилитель 8, резисторы 10-16. Термочувствительный мост 2 имеет плечи, образованные резисторами 14, 15 и 16, и служит для преобразования температуры тензомоста 1 в напряжение, которое подается на входы усилителя 8, входные обмотки 17, 18 и 19, выходную Ж обмотку 20. Суммарная погрешность указанного устройства при изменении температуры окружающей среды от 0 до С 10 С при различных значениях температуры тензомоста и измерительной схемы не превышает 0,27, 1 ил.1337780 50 ХКтм К 55 Я К Изобретение относится к цифровым средствам измерений механических величин электрическими методами с использованием тензомостовых первичных преобразователей.Цель изобретения - повышение точности измерения за счет исключения температурной погрешности трансформаторного компаратора токов.На чертеже представлена структурная схема цифрового тензорезисторного преобразндтеля.Цифровой тецзорезисторный преобразователь состоит из тецзомоста 1, термочувствительного моста 2, источника 3 пцтация, трансформаторного кмцдратра 4 токов, нуль-органа 5, блока б управления, управляемого делителя 7 напряжения, суммирующего усилителя 8, аналогового перемножителя 9 напряжений и резисторов 10-13.Термчувствительный мост 2 служит для пребрдзондция температуры тецзомстд 1, входящего н состав моста 2, н цдцряжецие, которое подается с его измерительной диагонали ца входы суммирующего усилителя 8. Резисторы 14, 15 и 1 б образуют плечи термочувстнительного моста.Тенэмост 1 предназначен для преобразвдцця измеряемой величины в напряжение, которое с его измерительной диагцдли через резистор 10 подается н вхдцую обмотку 17 трансФорматорного кмпдраторд 4. Диагональ питания тецзомоста 1 включена н плечо термочунстнительцг моста 2.Исто гццк 3 питания включен н цепь питания термочунствителг ного моста 2 и управляемго делителя 7 напряжения. Трдцсфрмдторцый компаратор 4 токн служит для преобразования алгебрдическй суммы магнитных потоков,сзддндемых токами нходцых обмоток17, 18 и 19, в напряжение, которое сныхоццй бмтки 20 подается на входнуль-оргдцд 5, выход которого соединен с блоком б управления,Подключение резисторов 11, 12 и13 к той цлц иной обмотке (18, 19)зависит т того, н фазе или н противофазе с цапряжецием источника литания цдхдится выходное напряжение делителя 7, от зцакн дддитинцой имультпцпикативцой температурных погрешцстеп, т тго, ицнертируют илцце 1 ш. ертцруют результат слжеция усилитель 8 и результат перемноженияперемножитель 9,Устройство работает следующим образом.При отсутствии измеряемой величины и некоторой начальной температуоре, например 20 С, тензомост 1 и термочувствительный мост 2 сбалансированы. При этом напряжения на измерительных диагоналях тензомоста 1 итермочувствительного моста 2, на выходах делителя 7, усилителя 8 и перемножителя 9 равны нулю. Выходной кодтакже равен нулю. При воздействии натензомост 1 измеряемой величины прификсированной начальной температуремагнитный поток ф создаваемый током 1 протекающим по обмотке 17 счислом витков Н вызывает ЭДС в выходной обмотке 20 компаратора 4 токов, которая при превышении порогасрабатывания нуль-органа 5 переводитего из состояния "0" в состояние "1",25 что является сигналом об увеличениивыходного кода блока управления, который, увеличивая значение кода, повьппает выходное напряжение управляемого делителя 7 напряжения до тех30 пор, пока магнитный поток ф, создаваемый током 1, протекающим черезрезистор 11 по обмотке 18 или 19, некомпенсирует направленный встречномагнитный поток ф, . При выполненииусловияф, - ф (1)ЭДС выходной обмотки 20 равна нулю,нуль-орган 5 находится в состоянии11 ц0 , а значение выходного кода уст 40 ройства соответствует значению измеряемой величины. Условие (1) может быть представлено в следующем виде:45 ПКгм Х П Х-- " - -И, -И, = О, (2)тм 5 ггде Б - напряжение источника питания;К, - коэффициент чувствительноститензомоста к измеряемй величине,измеряемая величина,сопротивление дидгоцали тецзомоста,сопротивление четвс ртго резистора 10,число витков обмткп 17,сопртцвление пятгрспцтра 11,(10) Ктм зависит от нзомоста и и н 2 второму входу. Тогда потока ц жет бьть(7) И, Я - соответственно текущее и наибольшее значения када в десятичной системе счисленияИ - число витков обмотки 18 или2обмотки 19,Из (2) находим И 2(К тм + К 4)(3)1 5 п тмИз (3) следует, что значение выходного кода тензопреобраэователя линейно зависит от измеряемой величины,Изменение температуры окружающей среды приводит к появлению аддитивной и мультипликативной составляющих температурной погрешности на выходе тензомоста. Напряжение холостого хода измерительной диагонали тензомоста при этом может быть представлено в следующем виде:1)= 13(К Х + сОс + бЕ р Х)(4) где сО - приращение температуры окружающей среды;- коэффициент аддитивной температурной погрешности тенэомоста;- коэффициент мультипликативной температурной погрешности тензомоста.Однако изменение температуры приводит также к появлению напряжений на выходах термочувствительного моста 2, усилителя 8 и перемножителя 9. Выходное напряжение Бсуммирующего усилителя 8 и выходное напряжение Б аналогового перемножителя 9 напряжений определяются выражениями Т 1 су = 0 сЕ Ка Кс (5) где К - коэффициент передачи термочувствительного моста 2,К - коэффициент усиления суммисурующего усилителя 8,где Кп, - коэффициент усиления пере- множителя напряжений по первому, входу,коэффициент усиления перемцожптеля напряжений по усилие отсутствия магнитногосерлечцике компаратора 4 мозацпсацо следующим образом: где Ф - магнитный поток, создаваемый током, протекающим пообмотке 17 при /Е 46 О,Ф - магнитный поток, создаваемый током, протекающим через седьмой резистор 13,ф 4 - магнитный поток, создаваемый током, протекающим через шестой резистор 12.Условие (7) с учетом (4)-(6) имеетследующий вид:Н(ктмХ + Iе 1+сЕ в Х) Г 21К тм Кте 1 К . Яц ."е к к,1 ф 72Кт2пн 1) ( с р с пнМЫ 2= О,6 где К - сопротивление, седьмого резистора 13,К - сопротивление шестого резис 6тора 12.Из (8) находим Ы 2(К + К )Ке КсрЕ И,К 1 Из (9) следует, что при выполненииусловий 40К пн 1 Кд Кс К пн 26иИ 2(Ктм+ КФ)КР КсУизмеренное значение Х неизменений температуры теопределяется выражением У 2 (К тм + К 4)(12)11 п1 1 К т м К 5аналогичным выражению (3), полученному при д 6 = О.Таким образом, суммарная погрешность (без учета долговременной стабильности) предлагаемого устройства в условиях изменения темп-ратуры окружающей среды от 0 до 40 Г при различных значениях температуры тензомоста и измерительцоп схемк це превышает 0,2 Ж.1337780 Составитель В.СеменчукТехред В.Кадар Корректор НвКороль Редактор Е,Копча Тираж 730 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 4125/42 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Формула и э о б р е т е н и я Цифровой тензорезисторный преоб/раэователь, содержащий источник питания, первый вывод которого соединен с общей шиной, тенэомост, первая вершина диагонали питания которого соединена с первым выводом первого резистора, трансформаторный компаратор токов с двумя входными обмотками, со- единенными последовательно, и выходной обмоткой, первый вывод которой соединен с общей шиной, суммирующий усилитель, последовательно соединенные нуль-орган, блок управления и управляемый делитель напряжения, причем выход блока управления соединен с выходом преобразователя, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повьпнения точности измерения за счет исключения температурной погрешности трансформаторного компаратора токов, в него введены аналоговый перемножитель напряжений, второй, третий, четвертый, пятьй, шестой и седьмой резисторы, третья входная обмотка трансформаторного компаратора токов, которая через второй резистор соединена с измерительной диагональю тензомоста, вывод первого резистора и первая вершина диагонали питания тензомоста и термочувствительного моста соединеныс вторым выводом источника питания ис опорным входом управляемого делителя напряжения, первые выводы третьего и четвертого резисторов соединеныс общей шиной, а вторые выводы соединены соответственно с первым и вторым входами суммирующего усилителя, 10 первый вход аналогового перемножителянапряжений соединен с выходом суммирующего усилителя и через пятый резистор - с первым выводом первойвходной обмотки трансформаторного 15 компаратора токов, при этом общие выводы входных обмоток соединены с общей шиной, выход управляемого делителя напряжения соединен с вторым входом аналогового перемножителя напря жений и через шестой резистор с вторым выводом второй входной обмотки,выход аналогового перемножителя напряжений через седьмой резистор соединен с вторым выводом второй вход ной обмотки, вход нуль-органа - свторым выводом выходной обмотки трансформаторного компаратора токов, вторые выводы третьего и четвертого резисторов - соответственно с вторым ЗО выводом первого резистора и с второйвершиной диагонали питания тензомоста.