Преобразователь неэлектрической величины в электрический сигнал

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9/02 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ЕДОМСТВО СССР ГОСПАТЕНТ СССР ТНО В( )ОПИСАНИЕ ИЗО ТЕНИ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС 2(21) 4893928/10 питания, регулируемыми делйтелями; тен- (22) 25,12,90 . зомостом и масштабйрующим блоком, уст- (46) 30,01.93. Бюл. М 4ройство содержит корректор "нуля", (71) Северодонецкое опытно-конструктор- сумматор-корректор "нуля", аттенюатор, .ское бюро автоматики Йаучно-производСТ-: сумматортемпературйой коррекции, сумма- венного объединения "Химавтоматика" . тор-корректор источйикапитаййя и источ-(72) В,Н,Кучугура, Ю:.А,Киберев, И.В,Михай- ник ойорных напряжений. Первая вершина лов, В.Н.Посошко и Е.В.Почтаревизмерительной диагонали тензомоста сое- (56) 1. Авторское свидетельство СССР . динена с инверторным входом- корректора М 1520366, кл, 6 01 (. 9/04, 1987,: "нуля", первая вершина диагонали питайия:2, Авторское свидетельство СССРтензомоста соединена с выходом корректо- М 1074206, кл. 6 01 1. 9/02, 1981., ра "нуля" и с инверторным входом суммато- (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НЕЭЛЕКТРИЧЕ- . ра температурнойкоррекции.СКОЙ ВЕЛИЧИНЫ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ Электрическая схема устройства позволяет СИГНАЛ,: , изменять потенциал измерительной диаго- (57) Изобретение относится к измеритель- нали моста" относйтельно общей шины ной технике и может быть использовано, в (" земли" ) независимо от тока питания, поэ- з частности, для измерения давления с по- тому синфазная составляющая полезного мощью тензометрическйх датчиков, Цель; . сигнала отсутствует, Это позволяет испольповышение точности преобразования и уп- зовать в устройстве усилители-сумматоры рощение конструкции, Сущность йзобрете-, не очень высокой точности и качества, обния; наряду с управляемым источникам легчаетэксплуатациюустройства. 2 ил. ния, опорный резистор и резистор делитель напряжения из двух резисторов,Известно также устройство для измерения давления, содержащее четыре тензорезистора, соединенных в мостовую схему, два операционных усилителя, три транзистора, стабилитрон и резисторы,Наиболе близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа преобразователь неэлектрической величины в электрический сигнал, содержащий измерительный и компенсационный мосты, причем измерительный мост является одним из плеч компенсационного моста, диаИзобрете ной технике и измерении м сти давления датчиков. ние относится к измеможет быть использоваханических величинвс помощью тензометри рительно при астно- ческйх Известен интегральный преобразо тель давления, содержащий мембрану монокристаллического полуп роводнико го материала, выполненную за одно цел опорным основанием, и тензорезисто сформированные на мембране и соедин ные в мостовую - измерительную схе равляемый источник напряж дифференциальный интегратор, блок а во му, упения,деле10 15 20 30 35 50 гональ питания которого соединена с управляемым источником питания, а измерительная диагональ соединена скорректирующим блоком, выход измерительного моста соединен с выходом блокапреобразования импеданса в выходной сигнал, две пары регулируемых делителей, масштабйрующий Цлок, нагрузочный резистори регулирующую мостовую схему, причем"жорректйрующий блок введен с дифференциальными выходами, а блок преобразования импеданса в выходной сигнал содержитблок смещения характеристики и блок изменения крутизны, причем выходы регулируемых делителей соединены с блокомсмещейия характеристики, блоком изменения крутизны и управлением источникомпитания, управляющие выходы которого соединены "с одной из диагоналей регулируемой Мостовой "схемы, другая диагональкоторого соединЕнас выходом масштабиру-ющего блока, э выходы регулируемых делителейсоединень свыходамикорректирующего блока," управляющийвходблбка йзменения крутизны соединен с 2выходом масштабирующего блока, соединенногюс нагрузочным резистором, а выхо-.ды последних соединены с выходом блокапреобразования импеданса в выходной сигнал,Недостатком известного устройства является сложность технической реализацииусилителей сигналовкак информации, так исигналов коррекции, которые (сигнэлы) получаются и должны быть выделены на фонезначительной синфазной составляющей, атакже недостаточная точность,Целью изобретейия является повышение точности и упрощение конструкции устройства, -4Цель достигается тем, что в преобразователь незлектрической величины в электрический сигнал, содержащий управляемыйисточник питания, регулирующие делители,тензомост, состоящий из четырех тензорезис 1 оров, масштабирующий блок, дополнительно введены корректор "нуля", .сумматор-корректор "нуля", аттенюатор,сумматор-корректор источника питанйя, источник опорных напряжений, сумматор температурной коррекции, причем перваявершина измерительной диагонали тензомоста соединена с выходом корректора "нуля" и с инвентирующим входом сумматоратемпературной коррекции, вторая вершина 5измерительной диагонали тензомоста соединена с входом масштабирующего блока ичерез аттенюатор - с прямым входом сумматора температурной коррекции, третий,инвертирующий, вход которого соединен с источником опорных напряжений, входы первого и второго делителей соединены параллельно между собой и подключены к прямому и инвертирующему входам сумматора температурной коррекции, вход третьего делителя подключен к прямому и инвертирующему выходам масштабирующего блока, вход третьего делителя соединен с одним из инвертирующих входов сумматора-корректора источника питания, два других инвертирующих входа которого соединены, соответственно, с выходом второго делителя и с источником опорных напряжений, вторая вершина диагоналипитания тензомоста соединена с выходомуправляемого источника питания, вход которого соединен с выходом сумматора-корректора источника питания, прямой входкорректора "нуля" соединен с выходом сумматора-корректора "нуля", два инвертирующих входа которого соединены, соответственно, с источником опорнь 1 х напряжений и с выходом первого делителя,На фиг.1 представлена блок-схема преобразователя неэлектрической величины вэлектрический сигнал; на фиг,2 э - функциональная схема источника питания; на фиг.2 б- функциональная схема аттенЮатора.Преобразователь неэлектрической величины в электрический сигнал содержиттензомост 1, управляемый источник 2 питания, блок-корректор 3 "нуля", аттенюатор,4, блок-корректор 5 "нуля", сумматор температурной коррекции 6, сумматор-корректор 7источнйка питания, масштабирующий блок8, источник 9 опорных напряжений, первый делитель 10, второй делитель 11, третий делитель 12, Первая вершина (т. 1) измерительнойдиагонали тензомоста 1 соединена с инвертирующим выходом корректора 3 "нуля", первая вершина (т, 3) питающей диагонали тензомоста 1 соединена с корректором 3 "нуля" и синвертирующим входом сумматора температурной коррекции 6, вторая вершина (т, 2) измерительйой диагонали тензомоста соединена через аттенюатор 4 с неинвертирующим входом сумматора температурной коррекции 6, третий вход которого соединен с источником 9 опорных напряжений, а инвертирующий и неинвертирующий выходы соединены с парой делителей 10 и 11, соединенных между. собой параллельно.Вторая вершина (т, 2) измерительной диагонали тензомоста 1 соединена также с неинвертирующим входом масштабирующего блока, инвертирующий и неинвертирующий выходы которого соединены с третьим делителем 12, соединенным сред1791735 менении темперэтуры окрукэющей среды происходит изменение температуры тензодатчика, что вызывает приращение сигнала нэ вершине питающей диагонали тензомостэ 1, которое, в свою очередь, вызывает изменение выходногосигнэлэ блока 6, которое через резистивный делитель 10, опреденапряжений соответственно, вторая вершинэ (т. 4) питающей диагонали тензомостэ 1 ля ющий необходимую поля рност-ьи соединена с источником 2 питания, управзнэченйе упрэвляющего воздействйя нэ ляющий вход которого соединен с выходом входе блока 5, через блок 5 поступает нэ 10 сумматора-корректора 7 источника питания. Вход блока корректора 3 "нуля" соединен с выходом сумматора-корректора 5 вход блока 3, осуществляющего коррекцию смещения "нуля" в зависимости от изменейия темиерэтур.й, С, при этом через Этт.енюэтор 4 в блок 6 вводится с целью"нуля", двэ инвертирующих входа которого соединены с источником 9 опорных нэпряповышения точности "дополнйтельный сиг 15 жений, и со средней точкой первого делителя 10 соответственно, По тензомосту, подключенному своей нэл коррекцииот знэченияизмеряемого пэрэметрэ, тэк кэкв составе ситнэлэ с питающей диагональю (т,т, 3.4) между уп- питающей диагонали мостэ содержится сорэвляемым источником 2 тока и блоком-кор- стэвляющэя; пропорцйональнэя измеряеректором 3 "нуля", протекает нэцэльный 20 мому параметру. Свторого резистивйогО делителя 11 сигнэл темперэтурной коррекцйипоступает нэ ток. Выходной сигнал с тензомостэ 1, являющийся функцией измеряемой величины(дэвления), поступает нэ вход эттенюэторэ инвертирующий вход блока 7 и с его выхода 4 и неинвертирующий вход блока 8 мэсштэ- поступает нэ управляющий вход блока 2,бировэния, с одного из выхо-довкоторого 25" тем самым осуществляя корректировку 4 уаствительности тензопр"еобрэзовэтеля по снимается выходной сигнал устройства(преобрэзовэтеля неэлектрической величи-температуре.ны вэлектрическийсигнэл),Свыходэ блока 8 через резйстивнйй делитель 12 дифферейциэльный" выходной С выхода эттенюэторэ 4 сигнэл поступэет нэ неинвертирующий вход сумматора 30 сигнал поступает нэ третий инвертирующий температурной коррекции 6; нэ инвертиру- вхбд блока 7, с выхода которого он поступающий вход которого поступает сигнал, про- ет нэупрэвляющий вход блока 2, осуцествляя коррекцию линейности выходного порционэльный температуре тензомостэ, с питающей диэгонэли (т. 3) тензомостэ 1, э сигнала тензомостэ 1 в зависимости от вынэ варой инвертирующий вход блока 6 походного сигнала ступает опорный сигнал (О) коррекции с В качестве блоков 5; 6, 7 (суммэторы и корректоры) использовэлись инвертируюблока 9 источника опорных напряжений,дифференциэльный выходной сигнал блока 6 через резистивные делители 10 и 11 постущие сумматоры в соединении с усилителямис дифференциэльным входом,В качестве блока 3 (корректор) испольпает нэ инвертирующий вход. блока 5 сум зовэлся усилитель "с дифференциальным входом. В качестве блока 9 (источникэ опорных напряжений) исползовэлся двухполярный блока 5 и блока 7 поступают сигналы от истоцник опорного напряжения; эттенюэтор 4, источник 2 питания представлены нэфиг,2. блока 9 соответственно Цс и 0, обеспечивэющие установку начального значения выИсключение компенсационного .моста,одного делителя, нэгрузбчного резистора и ходного сигнала или подавления начала шкалы измерения и нэчэльного значения ней точкой с одним из инвертйрующих входов сумматора-корректора 7 источника питания, двэ других инвертирующих входа которого соединены со средней точкой второго делителя 11 и с источником опорных мэторэ-корректорэ "нуля" и инвертирующий вход блока 7 сумматора- корректора истОцникэ питания соответственно. Нэ вторые инвертирующие входы тока тензомостэ соответственно, при этом неинвертирующие входы блоков 5 и 7 сое- динены с общей шиной, выходной сигнал блока 5 поступает нэ неинвертирующий вход блока 3, э выходной сигнал блока 7 поступает нэ управляющий вход блока 2, при этом нэ третий инвертирующий вход блока 7 через резистивный делитель 12 поступает дифференциальный выходной сигнэл с выходэ блока 8, инвертирующий вход которого соединен с общей шиной. При изрегулируемой мостовой схемы, блока преобрэзовэтеля импедэнсэ, блока смещения хэрэктеристики, блока изменения крутизны, знэцительные сокращения связей; применение в схеме усиления и коррекции сигнэлэ усилителей-сумматоров, не требуощих высокой точности качества, тэк кэк не возникает необходимости подэвления синфэзной составляющей полезного сигнала в связи с ее отсутствием; включение питающей диагонали тензомостэ между выходомисточника тока и выходом корректора "нуля", позволяющее изменять потенциал измерительной. диагонали моста относительно нулевой шины независимо от тока питания, и наоборот, позволяющее из менить ток питания независимо от положения измерительной диагонали при начальном значении измеряемого параметра, позволяет упростить схему заявляемого устройства и облегчить ее эксплуатацию, 10 снизив требования к квалификации обслу- живающего персонала и персонала, осуществляющего наладку при выпуске иэделия, а также повысить точность за счет введения корректирующего сигнала через аттенюа тор на сумматор температурной коррекции. Формула изобретенияПреобразователь незлектрической величины в электрический сигнал, содержа щий управляемый источник питания, регулируемые делители, тензомост и масштабирующий блок, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования и упрощения конструкции, он снаб жен корректором. нуля, сумматором-корректором нуля, аттенюатором, сумматором температурной коррекции, сумматором-кор ректо ром источника, питания и источником опорных напряже ний, причем первая вершина измерительной диагонали тензомоста соединена с инверторным входом корректора нуля, первая вершина дигонали питания тензомоста соединена с выходом коррекора нуля и с инверторным входом сумматора температурной коррекции, вторая вершина измерительной диагонали тензомоста соединена с входом масштабирующего блока и через аттенюатор - с прямым входом сумматора температурной коррекции, третий, инверторный, вход которого соединен с источником опорных наяпряжений, выход первого и второго делителей соединены параллельно между собой и подключены к прямому и инверторному выходам сумматора температурной коррекции, вход третьего делителя подключен к прямому и инверторному выходам масштабирующего блока, выход третьего делителя соединен с одним из инверторных входов сумматора-корректора источника питания, два других инверторных входа которого соединены соответственно с выходом второго делителя и с источником опорных напряжений, вторая вершина диагонали питания тензамоста соединена с выходом управляемого источника питания, вход которого соединен с выходом сумматора-корректора источника питания, прямой вход корректора нуля соединен с выходом сумматора-корректора нуля, два инверторных входа которого соединены соответственно с источником опорных напряжений и с выходом первого делителя.1791735 Составитель И.СумцТехред М,Моргентал Редактор Т.Иван оррект кач каз 148 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Рэушская наб 4/5 оизводственно-и ьский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101