CS234585B1

CS234585B1 - Connection for temperature compensation of semiconductor strain gauges

Info

Publication number: CS234585B1
Application number: CS855883A
Authority: CS
Inventors: Ladislav Korec; Jiri Faber; Jarmila Kafkova
Original assignee: Ladislav Korec; Jiri Faber; Jarmila Kafkova
Priority date: 1983-11-18
Filing date: 1983-11-18
Publication date: 1985-04-16

Abstract

Vynález řeší současně kompenzaci teplotní závislosti citlivosti a kompenzaci teplotního posuvu nulového bodu tenzometrických můstků. Uvedeného účelu je dosaženo tím, že zapojení využívá tenzometrického můstku (10) současně jako teplotně závislého odporu, který je doplněn prvním odporem (1), druhým odporem (2) a třetím odporem (3) do měřicího můstku, jenž je napájen ze zdroje (8) konstantního napětí. Výstupní napětí tohoto odporového můstku je zpracováno rozdílovým zesilovačem (9), na jehož výstu- * pu se objeví napětí úměrné teplotě polovodičového tenzometrického snímače. Toto / napětí je použito pro kompenzaci teplotní závislosti citlivosti, v zapojení pomocí čtvrtého odporu (4) a současně pro potlačení teplotní závislosti nulového bodu pomocí pátého odporu (5), šestého odporu (6) a sedmého odporu (7).The invention simultaneously solves the compensation of the temperature dependence of the sensitivity and the compensation of the temperature shift of the zero point of the strain gauge bridges. The stated purpose is achieved by the circuit using the strain gauge bridge (10) simultaneously as a temperature-dependent resistor, which is supplemented by the first resistor (1), the second resistor (2) and the third resistor (3) in the measuring bridge, which is powered by a constant voltage source (8). The output voltage of this resistance bridge is processed by a differential amplifier (9), at the output of which a voltage proportional to the temperature of the semiconductor strain gauge sensor appears. This / voltage is used to compensate for the temperature dependence of the sensitivity, in the circuit using the fourth resistor (4) and at the same time to suppress the temperature dependence of the zero point using the fifth resistor (5), the sixth resistor (6) and the seventh resistor (7).

Description

Vynález se týká zapojení pro teplotní kompenzaci polovodičových tenzometrických můstků u něhož se řeší současně kompenzace teplotní závislosti citlivosti a kompenzace teplotního posuvu nulového bodu tenzometrických můstků.The invention relates to a circuit for temperature compensation of semiconductor strain gauge bridges, which simultaneously compensates for temperature dependence of sensitivity and compensation for temperature shift of the zero point of strain gauge bridges.

Pro kompenzaci teplotní závislosti citlivosti a nulového bodu u tenzometrických můstku se využívá různých elektronických zapojení, jako jsou například zapojení s teplotně závislými odpory nebo pomocí napojení ze zdroje konstantního proudu. Tyto a podobné metody v případě použití ve spojení s polovodičovými a především s difundovanými tenzometry vykazovaly nedostatky buá v nedostatečné kompenzaci nebo v poměrné složitosti nastavení kompenzace. Je známo zapojení pro kompenzaci teplotní závislosti citlivosti pomocí řízeného proudového zdroje, který reaguje na změnu odporu tenzometrického můstku v důsledku teploty tak, že je potlačována teplotní závislost citlivosti. Nevýhodou tohoto zapojení je, že není k dispozici kompenzační napětí, nebol jde o proudový zdroj a proto také není možno tohoto zapojení současně využít pro kompenzaci teplotní závislosti nulového bodu.Various electronic connections, such as those with temperature-dependent resistors or a constant current connection, are used to compensate the temperature dependence of the sensitivity and zero point of the strain gauge bridges. These and similar methods, when used in conjunction with semiconductor and, in particular, diffused strain gauges, exhibited deficiencies either in insufficient compensation or in the relative complexity of the compensation settings. It is known to employ a sensed temperature source to compensate for the temperature dependence of the sensitivity, which responds to a change in the resistance of the strain gauge bridge due to temperature, so that the temperature dependence of the sensitivity is suppressed. The disadvantage of this circuit is that there is no compensation voltage, because it is not a current source and therefore it is also not possible to use this circuit to compensate the temperature dependence of the zero point.

Uvedené nedostatky jsou v podstatě odstraněny zapojením podle vynálezu jehož poastata spočívá v tom, že první pól zdroje konstantního napětí je přes první odpor spojen jednak s prvním vstupem rozdílového zesilovače a jednak s druhým odporem, jehož druhý konec je přiveden na první napájecí vstup tenzometrického můstku, který je současně spojen s druhým pólem zdroje konstantního napětí, přičemž první pól zdroje tenzometriCKého napětí je dále spojen přes třetí odpor jednak s druhým napájecím vstupem tenzometrického můstku a jednak s druhým vstupem rozdílového zesilovače, jehož výstup je jednak přes čtvrtý odpor přiveden na druhý napájecí vstup tenzometrického můstku a jednak přes pátý odpor jednak na šestý odpor, který je druhým koncem připojen k prvnímu napájecímu vstupu tenzometrického můstku a jednak na sedmý oapor, který je druhým koncem spojen buá s prvním nebo druhým výstupem měřicí diagonály tenzometrického můstku.The above-mentioned drawbacks are substantially eliminated by the circuit according to the invention whose characteristic is that the first pole of the constant voltage source is connected via a first resistor to both the first input of the differential amplifier and the second resistor, the other end of which is connected to the first supply input of the strain gauge bridge. which is simultaneously connected to the second pole of the constant voltage source, wherein the first pole of the tensometric voltage source is further connected via a third resistor to the second supply input of the strain gauge bridge and to the second input of the differential amplifier. strain gauge bridge and on the one hand through the fifth resistor to the sixth resistor connected by the other end to the first power input of the strain gauge bridge and to the seventh span which is connected to the other end by either the first or the second measuring diagonal output tensometric bridge.

Volbou velikosti čtvrtého odporu lze značně vykompenzovat závislost citlivosti výstupního napětí z tenzometrického můstku na teplotě, Využívá se té skutečnosti, že velikostBy selecting the size of the fourth resistor, the sensitivity of the output voltage sensitivity from the strain gauge bridge to temperature can be greatly compensated.

- 2 234 585 odporu polovodičového tenzometrického můstku je závislá na teplotě· Změna tohoto odporu vytvoří na výstupu rozdílového zesilovače kompenzační napětí, pomocí kterého se mění napájecí napětí můstku tak, aby byla kompenzována závislost citlivosti na teplotě. Toho kompenzačního napětí lze také s výhodou použít pro potlačení závislosti nulového bodu můstku na teplotě, což je v zapojení uskutečněno pomocí pátého,šestého a sedmého odporu. Zapojením sedmého odporu na první (druhý) výstup měřicí diagonály můstku lze kompenzovat kladný (záporný) posuv nuly způsobený změnou teploty. V uvedeném zapojení lze každou tuto závislost potlačit více než lUx v teplotním rozsahu 0 až 60°C.- 2,234,585 resistance of the semiconductor strain gauge bridge is temperature-dependent · Changing this resistance creates a compensating voltage at the output of the differential amplifier, which changes the supply voltage of the bridge to compensate for temperature sensitivity. This compensating voltage can also be advantageously used to suppress the temperature dependence of the bridge zero point, which is realized in the circuit by means of the fifth, sixth and seventh resistors. By connecting the seventh resistor to the first (second) output of the bridge diagonal, the positive (negative) zero offset caused by the temperature change can be compensated. In this circuit, each of these dependencies can be suppressed by more than 10Ux in the temperature range of 0 to 60 ° C.

Na připojeném výkresu je znázorněn příklad zapojení podle vynálezu.The accompanying drawing shows an example of a circuit according to the invention.

Konkrétní zapojení se sestává ze zdroje 8 konstantního napětí, který je prvním polem spojen přes první odpor 1 jednak s prvním vstupeml2 rozdílového zesilovače £ a jednak a druhým odporem 2. Druhý odpor 2 je dále připojen na první napájeoí vstup l£ tenzometrického můstku 10. První napájecí vstup 15 je současná spojen s druhým polem zdroje 8, přičemž první pol zdroje 8 je dále spojen přes třetí odpor 3 a druhým napájecím vstupem 14 tenzometrického můstku 10 a s druhým vstupem 11 rozdílového zesilovače £. Výstup 13 rozdílového zesilovače £ je přes čtvrtý odpor £ připojen na druhý napájecí vstup li tenzometrického můstku 10 a přes pátý odpor £ jednak na šestý odpor 6, který je druhým koncem připojen k prvnímu napájecímu vstupu 15 tenzometrického můstku 10 a jednak na sedmý odpor 7, který je druhým koncem spojen ’puá s prvním výstupem 16 nebo s druhým výstupem 17 měřící diagonály tenzometrického můstku 10. Funkce zapojení využívá tenzometrického můstku 10 současně jako teplotně závislého odporu, který je doplněn prvním odporem i, druhým odporem 2 a třetím odporem £ do měřicího můstku, jenž je napájen ze zdroje 8 konstantního napětí. Výstupní napětí tohoto odporového můstku je zpracováno rozdílovým zesilovačem £ na jehož výstupu se objeví napětí úměrné teplotě polovodičového tenzometrického snímače. Toto napětí je použito pro kompenzaci teplotní závislosti citlivosti, v zapojeni pomocí čtvrtého odporu £A particular circuit consists of a constant voltage source 8, which is connected through a first resistor 1 to a first input 12 of a differential amplifier 6 and a second resistor 2 via a first resistor. the power input 15 is simultaneously coupled to the second source 8 field, the first source 8 being further coupled via the third resistor 3 and the second strain gauge bridge power input 14 and the second input 11 of the differential amplifier 8. The output 13 of the differential amplifier 6 is connected via a fourth resistor 6 to a second supply input 11 of the strain gauge bridge 10 and via a fifth resistor 6 to a sixth resistor 6 which is connected to the first supply input 15 of the strain gauge bridge 10 and a seventh resistor 7. The second function connects to the first output 16 or the second output 17 of the measuring diagonal of the strain gauge bridge 10. The wiring function utilizes the strain gauge bridge 10 simultaneously as a temperature-dependent resistor which is supplemented by the first resistor 1, second resistor 2 and third resistor 6 bridge, which is supplied from constant voltage source 8. The output voltage of this resistor bridge is processed by a differential amplifier 8 at the output of which a voltage proportional to the temperature of the semiconductor strain gauge sensor appears. This voltage is used to compensate for the temperature dependence of the sensitivity in the circuit by means of a fourth resistor 6

- 3 234 585 a současné pro potlačení teplotní závislosti nulového bodu pomocí pátého odporu £, šestého odporu £ a sedmého odporu £·3,234,585 and simultaneously for suppressing the zero point temperature dependence by means of the fifth resistor £, the sixth resistor a and the seventh resistor ·.

Zapojení pro teplotní kompenzaci polovodičových tenzometrických můstků lae využít v měřicí a regulační technice všude tam, kde je zapotřebí potlačit závislost citlivosti na teplotě různých snímačů (sil, tlaku, deformace), které využí vají polovodičových tenzometrů·Wiring for temperature compensation of semiconductor strain gauge bridges can be used in measuring and control technology wherever it is necessary to suppress temperature dependence of various sensors (forces, pressure, deformation) using semiconductor strain gauges.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

234 585

Connection for temperature compensation of semiconductor strain-gauge bridges / characterized in that the first pole of the power supply (8) is constant via a first resistor (1) connected to the first input (12) of the differential amplifier (9) and second resistor (2) ), the other end of which is connected simultaneously to the first supply input (15) of the strain gauge bridge (10), the second pole of the constant voltage source (8), the first pole of the source (8) being further connected via the third resistor (3) to the second supply a strain gauge bridge (10) input (14) and a differential amplifier (9) second input (11) »whose output (13) is connected to a second strain gauge bridge input (14) via a fourth resistor (4); at the same time via the fifth resistor (5) to the sixth resistor (6), which is connected to the first power input (15) of the strain gauge bridge (10), and to the seventh flag (7) » p a first outlet (16) or a second outlet (17) of the measuring diagonal of the strain gauge bridge (10),