Преобразователь теплоэнергетических параметров в токовый выходной сигнал

Союз СоаетскнкСоцналнстнчвскнкРесврблнк ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУОпубликовано 28.02,83. Бюллетень М 8 Дата опубликования описания 28,02,83 вв делам кэееретекнй и атерцтий(2) Авторы изобретения ф. Королев, Н. А ляев, В,вирид енный ордена Трудового Красногследовательский институт теплоэн приборостроения осудар аучно Заявител ВАТЕЛЬ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХРОВ В ТОКОВЫЙ ВЫХОДНОЙ СИГНАЛ 4) ПРЕОБРА ПА РАМЕ ем 1Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах измерения теплоэнергетических параметров (давления, температуры, перемещения).Известен полупроводниковый преобразователь давления в токовый выходной сигнал, содержащий расположенную на упругом чувствительном элементе тенэометрическую схему, включающую в себя один тенэорезистор и два термьрезистора, стабилизатор напряжения, два стабилизатора тока и подсоединенный к выходам тензометрической схемы усилитель постоянного тока, а также цель обратной связи ( 1 1 . Недостаток устройства -. низкая точность иэ-эа того, что тензорезистор имеет нелинейную характеристику, достаточно большой по величине ТКС, Ко фкциент тензочувствительности зависит от температуры. Стабилизаторы тока имеют сильную зависимость тока от т пературы, высокий уровень низкочастотных шумов, нестабильный во времени.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является преобразователь давления в токовый выходной сигнал, содержащий расположенную на упругом чувствительном элементе дифференциальную измерительную схему, стабилизатор напряжения, первый выход которого подключен к точке соединения тензорезисторов и обшей шине, а второй выход соединен с входами стабилизато ров тока, выходы которых соединены с другими концами тензометрических реэйсторов и с входами дифференциального усилителя постоянного тока 2 ) .К недостаткам устройства относятся составляющие погрешности преобразования, обусловленные низкочастотными шумами стабилизаторов тока и их временной нестабильностью, составляющие погрешности, обусловленные разностью нелинейности, ТКС, температурных характеристик коэффициентов тензочувствительности тензорезисторов,.а также раз- ностью температурных характеристик стабилизаторов тока.Цель изобретения - повышение точности преобразования теплоэнергетических параметров в токовый выходной сигнал,Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь теплоэнергетических параметров в токовый сигнал, содержащий дифференциальную измеритель ную схему, стабилизатор тока и усилитель стабилизатор напряжения, первый выход которого подсоединен к точке соединения измерительных резисторов и общей шине, а второй выход соепинен с входом стабили затора тока, введены генератор прямоугольных сигналов, два управляемых ключа, суммирующий элемент, блок температурной компенсации и блок линеаризапли, причем выход стабилизатора тока через 20 управляемые ключи подсоединен к соответствующим выходам дифференциальной измерительной схемы, которые подключены к входам суммирующего элемента, выход кото-, рого соединен с входом усилителя,а управ ляюшие входы ключей подключены к противофазным выходам генератора прямоугольных сигналов, при этом обаая шина и вход блока температурной компенсации подключены соответственно к первому и второму30выходам стабилизатора напряжения, вход блока линеаризации подключен к выходам дифференциальной измерительной схемы, выходы блоков температурной компенсации и линеаризации подключены к соответствующим входам стабилизатора тока, а первые и вторые управляющие входы блоков - к противофазным выходам генератора прямоугольных сигналов.Кроме того, блок температурной компенсации содержит дифференциальную резистивную схему, включающую в себя два терморезистора с различными температурными коэффициентами сопротивльния одного знака, стабилизатор тока, суммирующий элемент, делитель напряАжения и четыре управляемых ключа, причем точка соединения резисторов дифференциальной резистивной схемы йодключена к общей шине, вход блока подключен к входу стабилизатора тока, выход которого через два управляемых ключа соединен с выходами дифференциальной резистивной схемы и входами суммирующего элемента, выход которого через делитель напряжения соединен с входами третьего и четвертого управляемых ключей, выходы которых являются выходами блока температурной компенсации,а управляющие входы первого и второго третьего и четвертого ключей подключе ны соответственно к первому и второму управляющим входам блока.Блок линеаризации содержит суммирующий элемент, делитель напряжения и два управляемых ключа, причем входы суъ- мируюшего элемента соединены с вхоаом блока линеаризации, а выход через дещ- тель напряжения соединен с входами управляемых ключей, выходы которых подключены к выходу блока линеаризации, а управляющие входы ключей - к управлякьщим входам блока.Повышение точности в предлагаемом устройстве достигается благодаря тому, что стабилизатор тока подключается поочередно к резисторам днфференциаль ной измерительной схемы с помоцью управляемых ключей, чем обеспечивает ся идентичность питания этих резисторов, а также повышение в два раза уровня выходного сигнала с дифференциальной резистивной измерительной схемы, Дополнительная дифференциальная резистиьная схема позволяет выдолиь разность приращений температурных коэффициентов сопротивления, что обеспечивает получение линейной зависимости вы ходного сигнала дополнительной дифференциальной резистивной схемы от изменения температуры, которая используется для температурной компенсации дифференциальной измерительной схемы. Использование второго стабилизатора тока и синхронное управление ключами, через которые происходит питание током основной и дополнительнойдифференциальных схем, позволяет обеспечить необходимое воздействие сигнала термокомпенсации на сигналы температурного дрейфа нуля и чувствительности дифференциаль .ной резистивной измерительной схемы, Выделение на входе дополнительного суммирующего устройства сигнала, пропорционального величине измеряемого параметра (давления, температуры, пер мещения), и воздействия этого сигнала на стабилизатор тока, который осуществляет питание током дифференциальной резистивной измерительной схемы, обеспечивает линеаризацию выходного сигнала основной дифференциальной резистивной измерительной схемы в процессе измерения. На чертеже представлена блок-схемапредлагаемого преобразователя. Преобразователь теплоэнергетическихпараметров в токовый выходной сигнал1 ОООО 23 7та, выход которого соединен с входомусилителя, а управляющие входы ключейподключены к противофазным выходамгенератора прямоугольных сигналов, нриэтом общая шина и вход бложйтемпера Втурной компенсапии подключены соотвевственно к первому и второму выходамМффстабилизатора напряжения, вход блока "линеаризации подключен к выходам дифференциальной измерительной схемы,выходы блоков температурной компенсации и линеаризации подключены к соответствующим входам стабилизатора тока,а первые и вторые управляющие входыблоков - к противофазным. выходам генъ.ратора прямоугольных сигналов,/2, Преобразователь по п. 1, о т л ич а ю ш и й с я тем, что блок температурной компенсации содержит дифференциальную резистивную схему,включаюшую в себя два терморезистора с различными температурными коэффициентами сопротивления одного знака,стабилизатор тока, суммирующий элемент,делитель напряжения и четыре управляемых ключа, причем точка соединениярезисторов дифференциальной резистивной схемы подключена к общей шине,вход блока подключен к входу стабилизатора тока, выход которого через два 30 управляемых ключа соединен с выходамидифференциальной резйстивной схемы ивходами суммирующего элемента, выходкоторого через делитель напряжениясоединен с входами третьего и четвертого управляемых ключей, выходы которых являются выходами блока температурной компенсации, а управляющие вхо.лды первого и второго, третьего и четвертого ключей подсоединены соответственно к первому и второму управляющимвходам блока.3. Преобразователь по пп. 1 и 2,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блоклинеаризапии содержИт суммирующийэлемент, делитель напряжения и двауправляемых ключа, причем входы суммирующего элемента соединены с входомблока линеаризации, а выход через делитель напряжения соединен с входамиуправляемых ключей, выходы которыхподключены к выходу блока линеаризапии, а управляющие входы ключей - куправляющим входам блока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США % 3646815,кл. 73-398,2. Контрольно-измерительная техшка. Экспресс-информация, % 43, 1970,1000923 И. Ватрушки оррек аж 708арственного комитетабретений и открытий, Ж, Раушская н Подпи СССР Заказ 1372/47 ТирВНИИПИ Госупо делам и113035, Москва4/5 лиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. П ая, 4 Составитель В. Семе Редактор А. Лежнина Техред Ж,Кастелевич