Тензопреобразователь

(9) (11) 11570 51) 4 С 01 В 7/1 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 27 о-исследова иту В.ф бауэр,ельство СССР7/16, 1972.ьство СССР7/16, 1984,О(54) ТЕНЗОПРЕОБР (57) Изобретение еэлектрических ми методами и мо при измерении де ОВАТЕЛЬ асается ерени еличин элет быть иормаций. трическиользовано елью изобГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(71) Всесоюзный научиский тепловозный инст(56) Авторское свидетВ 442363, кл . С 01 ВАвторское свидетел9 1245867, кл. С 01 В ретения является повышение точности за счет увеличения температурной стабильности. В тензопреобразователе первый и второй токозадающие, резисторы 22, 23 определяют величину эквивалентного сопротивления токозадающих цепей 20, 21. Первый и второй терморезисторы 24, 25 изменяют эквивалент" ные сопротивления токозадающих цепей 20,21 под действием температуры, Первый и второй уравнивающие резисторы 26, 27 симметрируют режимы протекания токов источников 14, 15 тока. Сдвоенным переменным резистором 28 регулируют величины и знак температурной зависимости эквивалентных сог противлений токозадающих цепей 20, 21.Изобретение относится к области измерения неэлектрических величин электрическими методами и может быть5 использовано при измерении дефор маций.Цель изобретения - повышение точности путем увеличения .температурной стабильности.На чертеже изображена функциональ ная схема тензопреобразователя.Тензопреобразователь содержит ис,точник 1 питания, подключенный к нему тензомост 2, первый 3 и второй 4 пре-, образователи напряжение - ток, выпол 15 ненные в виде последовательно соединенных операционных усилителей 9 и 10, неинвертирующие входы операционных усилителей 5 и 6 подключены к измерительной диагонали тензомоста 2, 20 входной резистор 11, включенный между инвертирующими входами операционных усилителей (ОУ) 5 и 6, преобразователь 12 ток - напряжение, выполненный в виде операционного усилителя 1325 с отрицательной обратной связью, первый 14 и второй 15 источники тока, выполненные в виде операционных усилителей 16 и 17, полевых транзисторов 18 и 19 и токозадающих цепей 20 30 и 21. Последние содержат первый 22 и второй 23 токоэадающие резисторы, первый 24 и второй 25 терморезисторы, первый 26 и второй 27 уравнивающие резисторы, сдвоенный переменный реэис 35 тор 28, состоящий из первого 29 и второго 30 переменных резисторов. Тензопреобразователь содержит также источник 31 опорного напряжения.Первый 3 и второй 4 преобразовате ли напряжение - ток преобразуют напряжение разбаланса тензомоста 2 в ток, величина которого ограничивается входным резистором 11. Преобразователь 12 ток - напряжение образует на своем 45 выходе, являющемся выходом тензопресФобразователя, напряжение, пропорциональное разности токов, поступающих на его инвертирующий и неинвертирующий входы. Первый 14 и второй 15 ис 50 точники тока предназначены для. задания начальных токов преобразователей напряженке - ток, определяющих величину начального выходного напряжения . преобразователя 12 ток - напряжение и для выработки тока, компенсирующего тепловой дрейф тензопреобразователя, Источник 31 опорного напряжения вырабатывает стабилизированное напряжение,поступающее на неинвертирующие входы операционньгх усилителей источников 14 и 15 тока. Входной резистор 11 предназначен для образования цепи, в которой замыкаются токи преобразователей 3 и 4 напряжение - ток и компенсационный ток источников 14 и 15 тока Первый 9 и второй 10 токоограничительные резисторы предназначены для ограничения величин токов, втекающих в источник питания. из цепи, в которой замыкаются токи преобразователей 3 и 4 напряжение - ток и источников 14 и 15 тока.Токозадающие цепи 20 и 21 предназначены для задания величин начальных токов источников 14 и 15 токови для изменения выходных токов этих источников под действием температуры. Первый 22 и второй 23 токоэадающие резисторы определяют, в основном, величину эквивалентного сопротивления токозадающих цепей 20 и 21. Первый 24 и второй 25 термореэисторы предназначены для изменения эквивалентных сопротивлений токозадающих цепей 20 и 21 под действием температуры. Сдвоенный переменный резистор 28, содержащий первый 29 и второй 30 переменные резисторы, предназначен для настройки величины и знака температурной зависимости эквивалентных сопротивлений токозадающих цепей 20 и 21. Первый 26 и второй 27 уравнивающие резисторы предназначены для симметрирования режимов протекания токов источников 14 и 15 тока.Тенэопреобраэователь работает сле" дующим образом. Источник 1 питания создает на измерительной диагонали тенэомоста 2 разность падения напряжений, пропорциональную разбалансу тенэомоста 2. Преобразователи 3 и 4 напряжение - ток преобразуют разность напряжений на измерительной диагонали тензомоста 2 в разность токов. Начальное напряжение на выходе тензопреобразователяопределяется разностью токов, поступающих на неинвертирующий и инвертирующий входы преобразователя 12 ток - напряжение, который представляет собой сумму разностей токов, вырабатываемых первым 3 и вторым 4 преобразователями напряжение - ток, а также первым 14 и вторым 15 источниками тока.1411570 10 5 20 25 30 55 Компенсация температурного дрейфа тензопреобразователя осуществляется следующим образом.Дрейф всего тенэопреобразователя определяется дрейфом ОУ 5 и 6, входящих в преобразователи 3 и 4 напряжение - ток. При данном включении ОУ 5 и 6 в режиме повторителей напряжения выходные напряжения сдвигов возникают на инвертирующих входах ОУ 5 и 6 и, следовательно, на входном резисторе 11, На входном резисторе 11 напряжения сдвигов преобразуются в ток сдвига Б с Ь, -БСАВЛЦ ее т етт (1)фгде 1 - ток сдвига;Ба, - выходное напряжение сдвигаОУ 5;Пс, е- выходное напряжение сдвига ОУ 6;К - входной резистор 11.Компенсация тока сдвига 1 осуществляется с помощью токов источников 14 и 15 токов.Величина тока источника 14 (15) тока зависит от эквивалентных сопро. - тивлений токозадающих цепей 20 и 21: где 1 1 (, 1 - ток источника 14 (15)тока;П оп - напряжение источника 31, опорного напряжения;К О 1 - эквивалентное сопротивление токозадающей цепи 20 (21).Разность токов источников 14 и 15 тока представляет собой компенсацион ный ток Поп 11 оп- т (3)Ка йо Каогде Ц - величина опорного напряоожения;К. - эквивалентное сопротивле 20 (11ние токозадающей цепи 20(21).Условие равенства тока сдвига 1 1 и компенсационного тока 1 к реализуется за счет выбора положения движка сдвоенного переменного резистора 28,Величина эквивалентного сопротивления токозадающей цепи 20 определяется суммой величины токозадающего резистора 22 с величиной сопротивления. цепи резисторов, содержащей параллельно соединенные звенья, Первое звено содержит первый терморезистор 24, соединенный с той частью первого переменного резистора 29, которая заключена между его первым и средним выводами, а второе звено содержитпервый уравнивающий резистор 26, соединенный с той частью второго переменного резистора 30, которая заключена между его вторым и средним выводами. Величина эквивалентного сопротивления токоэадающей цепи 21 опреде-ляется суммой величины токозадающегорезистора 23 с величиной сопротивления цепи резисторов, содержащей параллельно соединенные звенья. Третье звено содержит второй терморезистор25, соединенный с той частью первогопеременного резистора 29, которая заключена между его вторым и среднимвыводами, а четвертое звено содержитвторой уравнивающий резистор 27, соединенный с той частью второго переменного резистора 30, которая заключена между его первым и средним выводами.При начальной температуре окружающей среды, когда сопротивление термои уравнивающих резисторов 24 - 27 равны, эквивалентные сопротивления токозадающих цепей 20 и 21 равны при любом положении движка сдвоенного переменного резистора 28. При изменении температуры окружающей среды на-,рушается равенство эквивалентных сопротивлений токозадающих цепей 20и 21, и возникает компенсационныйток, величина и направление которо-го зависит от положения движка сдвоенного переменного резистора 28. Ког да движок сдвоенного переменного резистора 28 находится в таком положении, что средние выводы переменныхрезисторов 29 и 30 подключены к ихпервым концам, величина компенсационт.45 ного тока наибольшая, а его температурная зависимость определяется из.менением сопротивления терморезистора 24. При смещении движка сдвоенногопеременного резистора 28 в другоекрайнее положение температурная зависимость компенсационного тока определяется изменением сопротивления терморезистора 25Когда движок сдвоенного переменного резистора находится в промежуточном положении, величина компенсационного тока 1 к= (1 к мокс(1 21 с) (ЫдТ) э (4)1411570 ВНИИПИ Заказ 3643/36 Тираж 680 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где 1 ц, - величина компенсационного тока при крайнем положении движка сдвоенногопеременного резистора;5отношение сопротивлениячасти первого (второго)переменного резистора 29(30) между средним и первым выводами,к величинеполного сопротивленияпеременного резистора(О с 41);е - коэффициент температурной зависимости сопротив ления терморезисторов 24и 25;ЛТ - изменение температурыокружающей среды.Из соотношений (1) и (4) видно, 20 ч о для любой величины температурног дрейфа ОУ 5 и 6 можно подобрать т кое положение движка сдвоенного пер менного резистора 28, которое вед т к точной компенсации температур иго дрейфа тензопреобразователя. Формула изобретения Тензопреобразователь, содержащий и точиик питания и подключенный к нетензомост, первый и второй преобр зователи напряжение - ток, каждый и которых выполнен в виде последов; тельно соединенных операционного35 уилителя, полевого транзистора и токограничительного резистора, подключенного к "плюсу" источника питания, входной резистор, включенный между ивертирующими входами операционных уфилителей преобразователей напряжеюне - ток, неинвертирующие входы котОрых подключены к измерительной диагрнали тенэомоста, преобразователь ток - напряжение, выполненный в виде45 операционного усилителя с отрицательндй обратной связью, первый и второй ИСточники тока, каждый иэ которых выполнен в виде последовательно соединенных операционного усилителя, по 50левого транзистора и токоэадающей цепи, состоящей из последовательносоединенных первого токоэадающегорезистора и первого термореэистора ивторого токозадающего резистора, пер -вые выводы первого и второго токозадающих резисторов подключены к истокам полевых транзисторов первого ивторого источников тока, источникопорного напряжения, подключенныйк неинвертирующим входам операционныхусилителей первого и второго источников тока, инвертирующие входы которых подключены к истокам соответствующих полевых транзисторов источников тока, стоки последних подключенык истокам соответствующих полевыхтранзисторов и инвертирующим входамсоответствующих операционных усилителей преобразователей напряжение - ток,инвертирующий и неинвертирующий входы операционного усилителя преобразователя ток - напряжение подключенысоответственно к стокам полевыхтранзисторов первого и второго преобразователей напряжение - ток, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения. точности путем увеличениятемпературной стабильности, он снабжен вторым терморезистором, первым ивторым уравнивающими резисторами,сдвоенным переменным резистором, состоящим из первого и второго переменных резисторов, средние выводы которых подключены к "минусу" источникапитания, первые выводы подключены соответственно к второму выводу первоготерморезистора и первому выводу второго уравнивающего резистора, вторыевыводы подключены соответственно кпервому выводу второго терморезистора и к первому выводу первого уравнивающего резистора, второй вывод первого уравнивающего резистора соединенс точкой соединения первого токозадающего резистора и первого терморезистора, а вторые выводы второгоуравнивающего резистора и второго терморезистора соединены вместе и по;ключены к второму выводу вто рого токозадающего резистора.