Цифровой тензорезисторный преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ьй ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Морского гидроизического института АН УССР(56) Авторское свидетельство СССРУ 1182411, кл. С 01 К 17/06, 1983(54) ЦИФРОВОИ ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ(57) Изобретение относится к измерительной технике, к средствам измерения механических величин электрическими методами с применением тензоре.Я 01270545 А 1д)4 С 01 В 7/16 эисторных мостовых схем и преобразованием выходного сигнала тенэомостав цифровую Аорму. Целью изобретенияявляется повышение точности измерения путем введения компенсации температурных погрешностей тензореэисторного моста по разбалансу и тенэочувствительности. Для этого тензорезисторный мост включают как одноиз плеч вспомогательного моста, навыходе которого получают сигнал, несущий информацию об изменении параметров тензочувствительного моста,что обеспечивает выделение полезногосигнала без составляющих температурных погрешностей и преобразованиеполезного сигнала в цифровой код,1 ил.Изобретение относится к измерительной технике, к средствам измерения механических величин электрическими методами с применением тензорезисторных мостовых схем и преобразованием выходного сигнала тензомоста в цифровую форму.Цельк изобретения является повышение точности измерения путем введения компенсации температурной погрешности тензорезисторного моста по разбалансу и по коэффициенту тензочувствительности.На чертеже представлена Функциональная схема цифрового тензорезисторного преобразователя.Цифровой тензорезисторный преобразователь содержит тензорезисторный мост 1, трансформатор 2 тока, первый вывод первой обмотки 3 которого соединен с первым Выводом Второй обмотки 4, Второй ВыВОд перВой Обмотки 3 соединен с первым Выводом диагонали питания тензорезисторного моста 1, второй вывод второй обмотки 4 соединен через резистор 5 с вторым Выводом диагонали питания тензорезисторного моста 1 и вторым Выводом третьей обмотки б, источник 7 питания, первая выходная клемма которого соединена с первыми выводами первой 3 и второй 4 обмоток трансформатора 2, а вторая выходная клемма соединена с вторым выводом диагонали питания тензорезисторного моста 1 и заземлена, блок 8 управления, цифроуправляемый Делитель 9, управляющие входы которого соединены с выходами блока 8 управления, нуль-орган 10, первый Вход которого соединен с выходом .,ифроуправляемого делителя 9, а Выход соединен с Входом блока 8 управления, повторитель 11 напряжения, вход которого соединен с первым выводом третьей обмотки б трансФорматора 2, первый делитель 12 напряжения, вход которого соединен с выходом повторителя 11, первый суммирующий усилитель 13, первый вкод которого соединен с первой Выхоцной клеммой источника 7 питания, второй вход соединен с выходом первого делителя 12, второй делитель 14 напряжения, вход которого соединен с выходом повторителя 11, второй суммирующий усилитель 15, дифференциаль,ный вход которого соединен с выходной диагональю тензорезисторногопмо. 1 ррр, р 3Ко (ф-,Уо; РК 8 10 где ККг коэффициенты передачипервого 12 и второго 14делителей напряжениясоответственно;коэффициент передачиповторителя 11 напряжения;Входнсе сопротивлениеповторителя 11 напряжения;температурный коэффициент чувствительноститензомоста;температурный коэффициент смещения нуля тензомоста;температурный коэффициент проводимости тензомоста",проводимость тензомостасо стороны питающей диагонали при ОоС,Кп вк,р,35 К, - коэффициент, характерМзующий смещение нулятензомоста при ОС;и ,и - число витков,соответст-,венно первой и третьей Щ обмоток трансформатора,ВПредлагаемый преобразователь работает следующим образом.Тензорезисторный мост 1 запитывается от источника 7 питания напряжением1Е= Езьпь 31 (2) Ири воздеиствии давления Р напря жение на выкоде измерительной диагонали моста 11, = Е Г(1 +48)К .Р ++ К (1+0)3, (3) 55 где К, - коэффициенг передачи мостапри ОС,О - температура мостаР - измеряемое давление. 27 О 545 змоста 1, второй вход - с выходом второго делителя 14, а выход соединен с вторым входом нуль-органа 10, причем коэффициенты передачи первого5 12 и.второго 14 делителей напряжениявыбраны из соотношенийВ 12В общем случае как адцитивнаясоставляющая погрешности, характеризуемая величиной, так и мультипликативная составляющая погрешноститензомоста, характеризуемая величинами си ь, например, для мостовыхполупроводниковых тензопреобразова-,телей зависят от температуры нелинейно, но в любом ограниченном диапазоне температур они могут быть сдостаточной степенью точности аппроксимированы прямыми.При практической реализации необходимые данные о величинах температурных коэффициентов проводимости, чувствительности,смещения нуля и проводимости при нулевой температуре для конкретных тензомостов берут из справочнойили сопроводительной документацииили снимают экспериментальноВыбор элементов устройства можноосуществлять, не привязываясь к проводимости тензомоста при нулевойтемпературе, хотя практически этонаиболее целесообразно, так как приэкспериментальных измерениях С,точка ОС наиболее легко воспроизводима. В качестветочки привязки может быть взята, например, серединатемпературного диапазона, в которомпроизводятся измерения. В этом случае может быть получено дополнительное снижение погрешности в заданномдиапазоне температур за счет болееточной аппроксимации зависимостейтемпературных коэффициентов,При применении устройства для многоканальных измерений коммутатор может быть включен между масштабнымиделителями напряжения и суммирующими усилителями, при этом практическиисключается влияние на точность измерения сопротивлений соединительныхпроводов и коммутирующих элементов,Использование изобретения позволяет увеличить точность измеренияза счет более полной компенсации температурной погрешности тензорезисторного моста как по изменению чувствительности, так и по смещению нулевой точки в функции температуры иснизить трудоемкость настройки цифрового,гензопреобразователя. 705 ч 5 Ьный мост, трансформатор тока, первыйвывод первой обмотки которого соединен с первым выводом второй обмотки,второй вывод первой обмотки соединенс первым выводом диагонали питаниятензорезисторного моста, второй вывод второй обмотки через резисторсоединен с вторым вь 1 водом диагоналипитания тензорезисторного моста и 10 вторым выводом третьей обмотки, источник питания тензорезисторногомоста, первая :заводная клемма которого соединена с первым выводами первой и второй обмоток трансформатора,а вторая выходная клемма соединенас вторым выводом диагонали питания изаземлена, блок управления, цифроуправляемыи делитель, управляющиевходы которого соединены с выходамиблока управления, куль-орган, первыйвход которого соединен с выходом цифроуправляемого делителя, а выход соединен с входом блока управления, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с рцелью повышения точности путем компенсации температурной погрешности, оноснащен повторителем напряженияФвход которого соединен с первым выводом третьей обмотки трансформатора, первым делителем напряжения,вход которого соединен с выхоцомповторителя напряжения, первым суммирующим усилителем, первый вход которого соединен с первой выходной клеммой источника питания, второй вход -с выходом первого делителя напряжения, а выход соединен с входом цифроугравляемого делителя, вторым делителем напряжения, вход которого соединен с выходом повторителя напряжения, и вторым суммирующим усилителем,дифференциальный вхоц которого соединен с выходной диагональю тензорезисторного моста, второй вход - свыходом второго делителя, а выход соединен с вторым входом куль-органаьпри этом коэффициенты передачи первого и второго делителей напряженийвыбирают из соотношенийКс( и,КсС "), 1 ъз. Кмп 3Формула изобретениями Цифровой тензорезисторный преобразователь, содержащий тензорезистор где К К - коэффициенты передачисоответственно первогои второго делителейнапряжения;д. 4/5 оектная, 4 одственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород,о П температурный коэффициент чувствительноститензорезисторного моста;температурный коэффицициент проводимости тензорезисторного моста,температурный коэффициент смещения нуля тензорезисторного моста,коэффициент, характеризующий смещение нулятензорезисторного моста Тираж 670осударственного комитета елам изобретений и открыт ква, Ж, Раушская наб. при нулевой температуре,- коэффициент передачиповторителя напряжения входное сопротивление повторителя напряжения; - проводимость тензорезисторного моста при нулевой температуре; - число витков соответственно первой и третьей обмоток трансформатора тока.