Устройство термокомпенсации полупроводниковых тензорезисторных мостов
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Номер патента: 1783324
Авторы: Стучебников, Тюкавин
Текст
(51)5 0 01 1 1/22 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ВТОРСКОМУ С ТЕЛЬСТВУ ГОСУДЛРСТВЕННОЕ ПЛТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Ульяновский политехнический институти Ул ья новский научно-производственныйкомплекс "Центр микроэлектроник и автоматизации в машиностроении"(56) А.С. Бердинский и др. "Применение операционных усилителей для термокомпенсации полупроводниковых тензометрическихмостов" Метрология; М 6. 1977 г. с,44-48,(54) УСТРОЙСТВО ТЕРМОКОМПЕНСАЦИИПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫХ МОСТОВ(57) Сущность изобретения: устройство содержит полупроводниковый тензореэисторИзобретение относится к технике измерений механических параметров с помощью полупроводниковых тенэорезисторных мостов и предназначено для компенсации температурной погрешности измерения из-за измерения чувствительности этих мостов с температурой,Известно устройство термокомпенсации полупроводниковых тензорезисторных мостов, представляющее собой подключенный к измерительной диагонали тенэорезисторного моста. активных чытерехполюсник . на основе операционного усилителя, в цепи обратной связи которого находится полупроводниковый термистор, Такое устройство обеспечивает желаемый характер нелинейности термокомпенсации при ее настройке, Недостаток прототипа заключаетный мост, активный четырехполюсник, состоящий из двух последовательно включенных преобразователей напряжения в ток, питающий тензорезисторный мост, четырехплечий неравновесный мост, измерительная диагональ котОрого подключена к входу активного четырехполюсника. Три плеча неравновесного моста и цель нагрузки на выходе одйоГо из"йреобразователей напряжения в ток выполнены из последова тельно соединенных термочувствительного и постоянного резисторов, подбирая параметры которых, можно аппроксимировать температурную погрешность полиномом 3- го порядка и тем самым йсключить ее с более высокой точностью. 1 з.п.ф-лы, 1 ил,ся в нестабильности термокомпенсации изза изменения параметров полупроводниковых термисторов с течением времени, а такжев сложности йастройкй термокомпенсации из-за невысокой воспроизводимости температурной характеристики полупроводниковых термисторов, а также температурной характеристики чувствительности тензорезисторных мостов. Кроме того, полупроводниковые термисторьгимеют значительно более узкий температурный диапазон примененйя; чем металлические терморезисгоры (например, платиновые, золотые). Включение же последних в упомянутую цепь обратной связи операционного усилителя позволяет осуществить с помощью прототипа лишь линейную термокомпенсацию, что приводит к значительной температурной погрешности измерений.Цель изобретения заключается в повышении точности и расширении диапазона термокомпенсации,Цель эта достигается в устройстве, содержащем активный четырехполюсник, состоящий из двух последовательно включенных преобразователей напрякения в ток на основе операционных усилителей, каждый иэ которых охвачен обратной отри- цательной связью по току, и подключенный вьходом К диагойали питания полупроводникового тензорезйсторного моста, а также цепь нагрузки, включенную параллельно выходу первого преобразователя напряжения в ток, и стабилизированный источник тока. В отличие от прототипа в устройство введен четырехплечий неравновесный мост, измерительная диагональ которого подключена ко входу активного цетырехполюсника. Три плеча четырехплечего нерав. новесного моста и цепь нагрузки на выходе первого преобразователя напрякения в так выполнены из последовательно соединенных термочувствительного линейного и постоянного. резисторов, причем диагональ питания четырехплечего неравновесного моста подключена к стабилизированному источнику тока, а в четвертое плечо включен резистор, Другая цель изобретения заключается в упрощении термокомпенсации тензорезисторного моста. Для достикения этой цели в заявляемое устройство введены три подстроечных резистора, при этом два из них включены в два смекные плеча четырехплечего неравновесного моста, содержащие термочувствительные резисторы, общая точка указанных плеч совпадает с одной из вершин диагонали питания четырехплечего неравновесного моста, коэффициентпропорциональности между приращениями сопротивлений первых двух подстроечных резисторов равен отношению таков в ветвях четырехплечего неравновесного моста при заданной начальной температуре, а третий подстроечный резистор включен последовательно в цепь нагрузки, При наличии в трех плечах линейных термочувствительных резисторов, а в четвертом плече постоянного резистора выходное напряжение четырехплечего неравновесного моста, питаемого стабильным током, в зависимости от температуры описывается дробно-рациональной функцией, числитель которой является полиномом второй степени, а знаменатель - полиномом первой степени, Коэффициент перед степенями переменной в числителе этой функции могут быть как положительными, так и отрицательными, В знаменателе же коэффициент перед переменной положителен. Благодаря этому, а также тому, что в цепи нагрузки первого преобразователя напряжения в ток, входящего в активный четырехполюсник, содержится линейное термосопротивление, с которого снимаетсянапряжение на вход второго преобразователя напрякения в ток, выходной ток заявляемого устройства в функции температуры10 при найденных расчетным путем значенияхсопротивлений резисторов четырехплечего неравновесного моста и цепи упомянутойнагрузки описывается полиномом третьейстепени вида 1 о(1+ А 8+ В Ф+ С Ф), где пере меннаятявляется разностью междутекущим 1 и заданным начальным Ь значениями температуры,о - значение тока питания тензорезисторного моста при заданной начальной температуры то. Каж дый из коэффициентов А, В, С этого полинома может быть либо положйтельным, либо отрицательным числом. Поэтому данный полинам третьей степени может использоваться для аппроксимаций Функции, связан ной обратной пропорциона.льнойзависимостью с температурной характеристикой чувствительности тензорезисторного моста, питаемого в режиме заданного тока, практически при любом встречающемся 30 характере последней, Поскольку выходнойток заявляемого устройства описывается полинамам третьей степени, осуществляется с весьма малой погрешностью термокампенсация изменения с температурой чувствитель ности тензорезистарнсго моста в широкомтемпературном диа па зоне. Поскол ьку линейнымии термацувствительн ыми элементами в заявляемом устройстве являются металлицеские терморезистары, то указан ная достатоцно точная термакомпенсация врасширенном температурном диапазоне стабильна во времени, Благодаря указанному и достигается цель изобретения, Вследствие того, что два подстроечных резистора 45 вкиочены последовательно в плечи с термочувствительными резисторами, общий полюс которых совпадает с вершиной диагонали питания четырехплечего нерав, новесного маста,и регулируются связанно с 50 коэффициентом пропорциональности между приращениями их сопротивлений, равным отношению токов при температуре 10, осуществима коррекция коэффициента А упомянутого аппроксимирующего полино ма при весьма малом изменении коэффициента В и при неизменности коэффициента С, а также при неизменности значения тока питания тензомоста 1 О при заданной начальной температуре то, Коррекция коэффициента А проводится при температуре начального участка температурного диапазонатермокомпенсации,Вследствие того, что в цепь нагрузкипервого преобразователя напряжения в ток 5включен подстроечный резистор, возможнакоррекция коэффициента С при практически неизменных значениях коэффициентовА и В. Поскольку при этом регулируетсясвязанно коэффициент передачи упомянутого первого преобразователя из условиясохранения напряжения, снимаемого навход второго преобразователя, неизменным при заданной начальной температуре.то ток питания тензорезисторного моста 15при коррекции коэффициента С при заданной начальной темпеРатУРе 1 я остаетсЯ неизменным, Коррекция коэффициента Спроводится при температуре, лежащей наконечном участке температурного диапазона термокомпенсации.Таким образом, коэффициенты А и Саппроксимирующего полинома корректируются раздельно при указанных двух темйературах. Благодаря этому упрощается 25настройка заявляемого устройства на конкретную температурную зависимость чувствительности тензорезисторного моста,отличающуюся в определенных пределах отисходной расчетной, то есть достигается 30вторая цепь изобретения,На фиг.1 изобракена схема заявляемого устройства, На фиг,1 сбозначено; 1-4 -плечи четырехплечего неравновесного моста 5;..; 356 - 9 - линейные термочувствительныерезисторы соответственно с сопротивлени-:ЯМИ ГВ, Г 7, Г 8, ГЯ;10 - активный четырехполюсник из последовательно включенных преобразователей 11, 12 напряжения в ток;13 - термокомпенсируемь 1 й полупроводниковый тензорезисторный мост;14 - цепь нагрузки преобразователя 11;4515-19 - постоянные резисторы соответственно с сопротиелениягли г 15, г 16, г 17, г 18,Г 19:20 - 22 - подстроечные резисторы соответственно сороенй Гго, Г 21, Г 22 5023, 24 - вершины диагонали питания иизмерения моста 5;25, 26 - выходной и входной зажим оответственно преобразователя 11 и 12;27, 28 - вершины диагонали питания и 55измерения тензорезисторного моста 13;- ток питания четырехплечего неравновесного моста 5;Ь, 13 - токи в ветвях моста 5, содержащих плечи 1,2, и 3,4; 05 - выходное напряжение моста 5 между вершинами 24;111,12 - выходные токи преобразователей 11, 12;013 - выходное напряжение тензорезисторного моста 13:1.11 л - напряжение, снимаемое с нагрузки 14Постоянные резисторы 15-19, а такжеподстроечные резисторы 20 - 22 могут бытьвнешними, то есть находиться при другихтемпературных условиях, чем тензореэисторный мост 13,Термочувствительные резисторы 6-9располагаются йа одной подложке с тензомостом 13 (на основании упругого элемента), то есть имеют ту же температуру, что итензомост 13. Сопротивления этих резисторов определяют какГв =- Гво(1+ а ф (1)Г 7=Г 7 о(1+ а 17), (2)гв=гво(1+ а(3)Г 9=гоо(1+ а ф (4)где Гво, Г 7 о, гво, г 9 о - сопротивления резисторов 6, 7, 8, 9 при температуре то, атемпературный коэффициент сопротивлеййярезистивной пленки, из которой выполнены металлические резисторы 6 - 9; 0= 1-1 о,Преобразователи напряжения в ток 11и 12 характеризуются высокими входными ивыходными сойротивлениями, благодарячему обеспечивается режим холостого ходамежду вершинами 24 моста 5 и режим короткого замыкания между выходными зажимами 27, к которым подключена диагональпитания тензомоста 13, Резисторы в цепяхобратных связей операцйонньи усилителей,на основе которых реализованы преобразователи 11, 12, являются термостабильными имогут быть внешним по отношению к тензомосту 13,Сопротивления плеч 1, 2, 3, 4 моста 5равны соответственноВ 1=В 1 о(1+ а 1 Й, (5)Вг=Вго(1+ аг Й, (6)РЗ=РЗО(1+аЗЯ, . Р)Р 1=Г 18, ( 8)где Р 1 о Рго Взо сопротивления плеч 12, 3 при температуре 1 о, причемР 1 о=гво+Г 15 э, (9)Вго=Гво+Г 16, (10)Йзо=г 70+117 э (" 1)Где Р 153 =г 15+Г 21 (12)Г 17 Э.=Г 17+Г 20. (13)Температурные коэффициенты сопротивлений плеч 1, 2, 3 равныа 1 =.агвО/Й О, (14)а =-а Гяо/Вго, (1 ЖаЗ = а Г 70 Язо . (1 ЙОтношение токов 1, 1 з при температуре Ь определяется какпро = 110/зо=Взо(1+и)/(В 10+Вго), (1 7) гдеп=В 4/ВЗО, (18) а при текущем значении температуры т как(1+ азд ,(1 + 9) (19)гдеу = (а 1 В 10 + а 2 В 20)/(В 10 + Вго) (20) Напряжение на измерительной диагонали 24 моста 5 в функции температуры равно(25)с 2 =аз(УВзо - 1 +" ) /ВЫ. Рб)Коэффициенты Ь 2, с 2 в формуле (21) могут быть положительными и отрицательными числами. Температурные коэффициентыа 1. а 2, аз, у, р всегда положительны.Ток на выходе преобразователя 11, имеющего достаточно большое выходное сопротивление по сравнению с сопротивлениемнагрузки 14. записывается как11=к 1105 (27)где к 11 - коэффициент передачи преобразователя 11 напрякения в ток,Напряжение, снимаемое с нагрузки 14,равно014=11 В 140(1+ а 14 6), (28)ГДе В 140=Г 90+Г 19+Г 22 (29)а 14 = а г 90/В 140 (30)Ток 12, ЯВЛЯющийсЯ ВыхОДным токомзаявляемого устройства, при достаточнобольшом выходном сопротивлении преобразователя 12, имеет вид 112 Ю (1 + 02 О + сг У), (31)где Ь 2 - коэффициент передачи преобразователя 12 напряжения в ток,При значении а 14, близком к значениюф ток 112 равен112 = 120(1+Ь 1 ф 1+ ь 2 О+ с 2 Ф),где120=050 К 11 В 140 к 12,Ь 1= а 14 - РТаким образом, выходной ток змого устройства 1=02 представляетс д полинома третьей степени по переменнойО=1120(1+ А О+ В сГ+ С 0), (35)где А=Ь 1+Ь 2, (36)5 В=Ь 1 Ь 2+ С 2, (37)С=Ь 1 с 2. (38)Коэффициенты Л, В, С могут быть какположительными, так и отрицательнымичислами.10 Выходное напряжение тензомоста 13представляется в видеО 1 з=112 В 27 ЯЯ, (39)где О - преобразуемый механический параметр; В 27 - входное сопротивление тензоре 15 зисторного моста 13 в режиме холостогохода между зажимами 28 при температуре1; Я - чувствительность тензорезисторногомоста 13 при температуре 1; или с учетомформулы (35) в виде20 013=1120 В 270 ЯОЯ(1+ АО 1 ВФ+ С дГ). р(О),(40)где В 270, Яо - значения В 27 и Я при температуре 1 о,У (Й= В 27 Я / В 270 ЯО. (41)25 Тензомост 13 термокомпенсирован, если1+АВ ВФ- СФ=1/Р(й (42)Благодаря тому, что каждый из коэффициентов А, В, С аппроксимирующего пол 30 инома третьей степени может быть какположительным, так и отрицательным числом, условие (42) выполняется с достаточномалой погрешностью при любом характерефункции, связанной с температурной харак 35 теристикой чувствительности тензорезисторного моста р(ф питаемого в режимезаданного тока, обратной пропорциональной зависимостью, то есть при любом характере функции 1/ ср ф в достаточно широком40 температурном диапазоне,Температурная характеристика р(бчувствительности тензсмоста 13, питаемогов режиме заданного тока, является исходной для расчета сопротивлений моста 5 и45 нагрузки 14. Она либо известна заранее дляданной конструкции полупроводниковоготензорезисторного моста, либо определяется экспериментально для данного конкретного тензомоста, Для этого тензомост 13ГйО питают постоянным по величине током ипри различных значениях температуры д=1- -то определяют значения произведений В 27 Япо формулеВ 27 Я=О 1 з/ц. (43)55 Госле чего в соответствии с выражением(41) находится температурная характеристика р(Я,В качестве исходных данных также берутся минимально допустимые значениявходных напряжений преобразователей 11 и 12 (то есть 050 и О 140) для обеспечения достаточно малого влияния помехи на входе этих преобразователей на значение тока питания тензомоста 13, а также выбирается 5 допустимое значение тока 1 доп, протекающего по терморезистору, из условия отсутствия саморазогрева.В начале расчета по значениям функции рЩ при температурах 01 и Оз, а также по 10 задаваемому значению коэффициента Ь 1 определяются коэффициенты Ьг и с 2 из системы уравнений (см.выражение (325 1 + Ьг 01 + с 2 Ф = 1/о (01) (1 + Ь 1 О 1),(44) 1 + Ьг % + сг Щ = 1/р (62) 1 + Ь 1 бг) . Значения температур 01,берутся из 20 условия наилучшего приближения аппроксимирующего полинома к функции 1/р Щ в заданном диапазоне температур при значениях Ь 1, удовлетворяющих неравенству Ь 10,005 Ь 2, а также неравенству Ь 1 Ь 20,1 с 2.По найденным значениям и знакам Ь 2, с 2 определяется температурный коэффициент сопротивления плеча 1, то есть30(, +)( +1 - Ь)+Я где значения аз,у выбираются исходя из приближенного равенства 35Ьгд(0,5 - 2) (аз + У) (46)и значения уаз одного порядка со значением 1 сг (см, также условие(71.Затем находится значение сопротивле- ниЯ плеча 3 пРи темпеРатУРе то, то есть 40В (Ь - 21 -)азЙЗ 0 - , (47)аз +У - Фгде Ям=О 50/010/во), (48) 45причем 10=доп, а значения отнош,ний во, п берут из условий во 5 и п 9.При нахождении значения Йзо одновременно определяется знак разности йк=йзо. -в 0810 (при котором значение РзоО). 50Сопротивления плеч 1, 2, 4 определяются как810=(ВЗО-й)/во, (49)(50)во 5Р 4=Вз 0 п. Р 1)Температурный коэффициент сопротивления плеча 2 находится как22 = )Р + (7 Ф) (52) Ток, протекающий по плечам 3 и 4 при температуре то, определяется как1 з 0= 310/во, (53) Ток питания неравновесного моста 5 равен (при любой температуре). (54)Далее определяются сопротивления резисторов б - 8, 16:т 60= аЛ 10/а, (55) Г 70= СЬВЗОИ, (56) гао= аЯ 20/а, (57) Г 1 б= 820- Г 80. (58) Сопротивление резистора 18 находится по формулам (8) и (51). Номинальные значения эквивалентных сопротивлений г 15 э и Г 17 э последовательных соединений резисторов 15, 21 им 17, 20 определяются по формуламГ 15 Э=В 10-Г 60, (59)Г 17 э=йзо-г 1 о, (60)По значениям Ь 1, во, у, и, аз находится температурный коэффициент сопротивления нагрузкиа 14 - " ( + ) + Ь 1, (61) Далее определяется сопротивление нагрузкиЙ 140= 0140/111. (62) где О 140 - заданное значение напряжения О 14 при температуре то;111=1 доп, и сопротивление термочувствительного резистора 9 (при то)Г 90=Й 140 Й,14/ГХ, . (63) Номинальное значение эквивалентного сопротивления последовательного соединения резисторов 19 и 22 определяется как Г 19 Э=Й 140.-Г 90. (64)Коэффициенты передачи преобразователей 11 и 12 находятся какк 11= 111/О 50, (65)02=1120/О 140, (66) где 1120 - заданное значение тока питания тензомаста 13 при температуре т 0.При отклонении реальной температурной характеристики чувствительности тензомоста 13 от исходной характеристики, то есть номинальной характеристики для тензорезисторн ых мостов данной конструкции, производится корректировка значений коэффициентов А и С полинома третьей степени, описывающего температурную зависимость выходного тоха заявляемого устройства.Корректировка коэффициента А производится с ломо цью подстроечных резисторов 20., 21 лри температуре начального участка температурного диапазона термокомпенсации по выходному сигналу тензомоста 13, который должен в результате корректировки остаться тем же, что и при заданной начальной температуре 10, при одном и том же значении преобразуемого механического параметра ОКорректировка коэффициента С производится с помощью подстроечного резистора 22, регулируемого связанно с коэффициентом передачи 111 преобразователя 11 напряжения в ток, при температуре в конце указанного диапазона термокомпенсации также по выходному сигналу тензомоста 13.Возможность корректировки коэффициента А путем связанной регулировки резисторов 20, 21, обеспечивающей неизменность разности Вы=йзо-аойю, следует из выраженийЙ: Ь 2 + дд 1 --- /у -( + - -, (67)Сэ = С 2/(1 + 1 + ), (68)0 зР =+1+ , (69) гдеД,: Лязк. (70) Ьйз - приращение сопротивления плеча 3 при.регулировке резистора 20 (равное приращение сопротивления г 2 о этого резистора); Ь 2, с 2, ф - значения коэффициентовЬ 2, с 28 при наличии приращения Лйз плеча 3 и связанного с ним приращения ЬЯ 1= - Мз/по плеча 1; а также условия Ь 10.05 Ь 2,В формулах (67)-(69) величины без штриха соответствуют расчетнь 1 м" значениям сопротивлений резисторов моста 5,Как следует из Формул (68), (69), коэффициенты с 2, У мало зависят от относительно 1го приращения дз сопротивления плеча 3 при связанной регулировке подстроечных резисторов 20, 21. Так, при приращении дз=0,1 и вьполнении условия п 9 значения с 2 р, отличаются от значений с 2,ф не более, чем на 10Коэффициент же Ь 2 (см,формулу(67 существенно зависит от относительного приращения дз, если выполнить условиепри проведении расчета параметров моста 5 по изложенной выше методике. Для выполнения (71) в начальной стадии расчета (см.формулы (46)-(48 меняют значенияйз и )/, оставляя ту пару значений аз, , при которой неравенство (71) является наиболее сильным.Поскольку при регулировке подстроеч ных резисторов 20, 21 значения с 2, ф, аследовательно, и значение Ь 1 (см,формулу (34 остаются неизменными, либо слабо зависят от значения дз (при дз 0,1), а1величина в 2 существенно зависит от отно сительного приращения дз, та в соответствйи с выражениями (36)-(38), условием Ь 10,05 Ь 2 становится возможной раздельная регулировка коэффициента А аппроксимирующего полинома третьей степени, то естрегулировка коэффициента А при практически неизменных значениях коэффициентов В, С этого полинома,Поскольку регулировка коэффициента А проводится при температуре начального участка температурного диапазона термокбмпенсации, когда нелинейность температурной характеристйки чувствйтельности тензомоста 13 еще слабо выражена, возможное несоответствие коэффициентов В, С "аппроксимирующего полинома их значениям, при которых достигается наибольшая 20 точность термокомпенсации, практически несказывается на точности коррекции коэффициейта А регулировкой подстроечных ЗО резисторов 20 и 21.Отметим, что то питания тензомоста13, соответствуящий температуре Ь (то есть О=О), при коррекции коэффициента А остается практически йеизменнь м (см,фор 35 мулы (32, (35.Коррекция коэффициента С аппроксимирующего полинома проводится в соответствии с выражением (38) путем изменения температурного коэффициента а 14 (см,фор мулы (ЗО), (34), (29 регулировкой подстроечного резистора 22.Поскольку по расчету справедливы неравенства Ь 10,05 Ь 2 и Ь 1 Ь 20,1 с 2, то регули-.ровка резистора 22 не сказывается на значениях коэффициентов А, В аппроксимирующего полинома см.формулы (46), (37.При регулировке сопротивления г 22 подстроечного резистора 22 одновременно изменяется коэффициент передачи к 11 50 преобразователя 11 напряжения в ток изусловияк 11 Й 140=СОРЯТ,(72) При выполнении (72), как видно из выражения (33), значение тока питания тензомо ста 13 при заданной начальной температурето не зависит от сопротивления г 22 подстроечного резистора.22, то есть не меняется при коррекции коэффициента С аппроксимирующего полинома третьей степени,,Выполнение условия (72) не представляет затруднений. так как в одном из плеч цепи обратной связи операционного усили-теля, входящего в схему преобразователя 11, можно последовательно с постоянным 5 резистором включить подстроечный резистор, приращениясопротивления которого пропорциональны приращения соп ротивления резистора 22, Отношение.сопротивления этого плеча к сопротивлению Я до может 10 оставаться неизменным.Таким образом, коэффициенты А, С полинома, описывающего ток питания тензомоста, являются раздельно регулируемыми в достаточно широких пределах (до десятков 15 процентов)Благодаря этому возможна коррекция температурной характеристики тока питания тензомоста как в начале температурного диапазона термокомпенсации, так и в 20 кон це его. Кроме того, заявляемое устройство при заданной температуре то позволяет осуществить коррекцию значения тока питания тензомоста 112 о путем соответствую щего изменения, например, коэффициента 25передачи Ь 12 (см, выракение (33, Благодаря этому заявляемое устройство позволяет осуществить коррекцию температурной ха. рактеристики тока питания тензомоста при трех температурах; при заданной начальной 30 температуре 1 о, при которой устанавливается по выходному сигналу тензомоста значение тока 12 о и и ри упомянутых . температурах начала и конца температурного диапазона термокомпенсации, при кото рых корректируются значения А и С аппроксимирующего полинома.Заметим, что отклонение расчетного значения коэффициента В аппроксимирующего полинома от значения этого коэффи циента, соответствующего реальной температурной характеристике чувствительности конкретного тензомоста, в заявляемом устройстве частично устраняется при коррекции коэффициента С. При этом, 45 однако, полностью не устраняется отклонение по коэффициенту С.Посколыу заявляемое устройство позволяет корректировать температурную характеристику тока питания тензомоста вдостаточно широких пределах как в начале температурного диапазона термокомпенсации, так и в его конце, не требуется произ водить расчет его параметров для каждого конкретного тензомоста и не являются обязательными требованиями к высокой точности изготовления сопротивлений неравновесного моста 5 в цепи нагрузки 14, Благодаря этому, а также простоте опера.ций коррекции стоимость тензодатчиков,включающих в себя заявляемое устройство,не является высокой, а производство их мо.жет быть серийным.Реализация заявляемого устройства непредставляет затруднений, При использовании фотолитографического метода формирования тонкопленочных резисторов,позволяющего получить ширину резистивной полоски порядка десятй микрон, притиповом зйачении тока, проходящего поэлементам схемы, порядка 1 мА и при номиналах термочувствительных резисторов порядка единиц или десятков Ом (вэависймости от выбранных значений 05 о и0140 на входе преобразователей 11, 12) суммарная площадь, отводимая для термочувствительных резисторов на подложке, непревосходит десятых долей квадратногомиллиметра (при Руд 0,1 Вт/см ),2Итак, заявляемое устройство позволяетсущественно повысить точность термокомпенсации полупроводниковых тензореэисторных мостов в широком диапазонетемператур и упростить настройку термокомпенсацииФормула изобретения1, Устройство термокомпенсации полупроводниковых тензорезисторных мостовсодержащее активный четырехполюсник.состоящий из двух последовательно включенных преобразователей напряжения в токна основе операционных усилителей, каждый иэ которых охвачен отрицательной обратной связью по току, и подключенныйвыходом к диагонали питания полупроводникового тензорезисторного моста, а такжецепь нагрузки, включенную параллельновыходу первого преобразователя напряжения в ток, и стабилизированный источниктока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности и расширения диапазона термокомпенсации, в него введен четы рехплечий неравновесный мост,измерительная диагональ которого подключена к входу активного четырехполюсн 1 лка,три плеча четырехплечего неравновесногомоста и цепь нагрузки на выходе первогопреобразователя напряжения в ток выполнены из последовательно соединенных термочувствительного линейного ипостоянного резистора, прйчем диагональпитания четырехплечего неравновесногомоста подключена к стабилизированномуисточнику тока, а в четвертое плечо включенпостоянный резистор,2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю ц 1.е ес я тем,цто,с целью упрощения термокомпенсации, в него введены три подстроечныхрезистора, при этом два из них включены вдва смежных плеча четырехплечего нерав17 Изг 4 Составитель А,ТюкавинТехред М.Моргентал Корректор С.Юс Реда кто лова аказ 4507 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб.,4/5 Производст ьский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 енно-из новесного моста, содержащих термочувствительные резисторы, общая точка указанных плеч совпадает с одной из вершин диагонали питания четырехплечего неравновесного моста, коэффициент пропорциональности между приращениями сопротивлении первых двух подстроечных резисторов равен отношению токов в вет вях четырехплечего неравновесного мостапри заданной начальной температуре, а тре тий подстроечный резистор включен последовательно в цепь нагрузки.
СмотретьЗаявка
4801017, 09.01.1990
УЛЬЯНОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ, УЛЬЯНОВСКИЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОМПЛЕКС "ЦЕНТР МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИЗАЦИИ В МАШИНОСТРОЕНИИ"
ТЮКАВИН АЛЕКСАНДР АЛЕКСАНДРОВИЧ, СТУЧЕБНИКОВ ВЛАДИМИР МИХАЙЛОВИЧ
МПК / Метки
МПК: G01L 1/22
Метки: мостов, полупроводниковых, тензорезисторных, термокомпенсации
Опубликовано: 23.12.1992
Код ссылки
<a href="https://patents.su/8-1783324-ustrojjstvo-termokompensacii-poluprovodnikovykh-tenzorezistornykh-mostov.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство термокомпенсации полупроводниковых тензорезисторных мостов</a>
Предыдущий патент: Способ определения кремния в меди высокой чистоты
Следующий патент: Устройство для измерения крутящего момента на вращающихся валах
Случайный патент: Способ электрохимической обработки алюминиевой фольги