CS256791B1 - Zapojení pro kompenzaoi teplotní závislosti piezorezlstivníoh snímačů tlaku - Google Patents

Abstract

U zapojení je do napájecího okruhu vřazena řada piezoreziatorů zapojených do otevřeného Wheátstoneova můstku, k němuž je připojena dvojice vyvažovačích odporů. Jeden z těchto odporů je spojen s prvním stejnosměrným diferenčním zesilovačem. Do napájeoího okruhu je vřazen apolu ae substrátovým přechodem zatěžovací odpor připojený ke druhému stejnosměrnému diferenčnímu zesilovači spojenému s potenoiometrem zapojeným do napájecího kruhu. Oba zesilovače jsou připojeny k sumačnímu zesilovači výstupního napětí. Zapojením je umožněn při výrobě snímače tlaku dokonalý přestup tepla s možností stavění výstupního napětí na hodnotu požadovanou uživatelem

Description

Vynález je zaměřen na řešení zapojení pro kompenzaci teplotní závislosti piezorezistivních snímačů tlaku.

Doposud se jako snímače tlaku používají zejména tenzometrická odporová čidla a piezorezistivní polovodičové snímače. Tenzometrická odporová čidla mají poměrně malou citlivost, a proto vyžadují speciální zesilovače, jejichž zapojení je provedeno s ohledem na potlačení nežádoucích rušivých signálů, které vznikají na přívodech k čidlům. Značnou nevýhodou u průmyslově vyráběných zesilovačů je to, že nelze při jmenovitém tlaku nastavit požadované výstupní napětí. Tím vznikají potíže při sběru, dat u automatizovaných měřicích systémů. Piezorezistivní snímače tlaku mají značnou teplotní závislost výstupního napětí. V případech, kde dochází k velkým změnám teploty měřeného media, je nutné použít čidla teploty v těsné blízkosti snímače tlaku a vhodným způsobem vykompenzovat teplotní závislost. Mechanická část snímače je podstatně složitější a dochází k nedokonalému přeSupu tepla mezi snímačem tlaku a čidlem teploty.

Uváděné nevýhody dosavadních snímačů tlaku odstraňuje ve značné míře zapojení podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že do napájecího okruhu je vřazena řada piezorezistorů zapojených do otevřeného Wheatstoneova můstku, k němuž je připojen jednak první vyvažovači odpor, jednak druhý vyvažovači odpor. Tento druhý vyvažovači odpor je spojen s prvním stejnosměrným diferenčním zesilovačem, který je zpětně připojen k Wheatstoneovu můstku. Do napájecího okruhu je vřazen spolu se · substrátovým přechodem zatěžovací odpor připojený k prvnímu vstupu druhého stejnosměrného diferenčního zesilovače, k jehož druhému vstupu je připojen jezdec potenciometru zapojeného do napájecího okruhu. Každý z obou zesilovačů je spojen se sumač256791 ním zesilovačem výstupního napětí.

Výhody zapojení podle vynálezu jsou následující. Substrátový přechod tvoří součást křemíkové destičky s piezorezistory, čímž je zaručen dokonalý přestup tepla. U mechanické části snímače není zapotřebí umístění speciálního Čidla teploty a teplotní kompenzaci je možné provádět v celém rozsahu pracovních teplot snímače tlaku. Kromě toho je celé elektrické zapojení poměrně jednoduché s možností stavění výstupního napětí na určitou hodnotu požadovanou uživatelem bez ohledu na citlivost snímače tlaku.

Příklad zapojení podle vynálezu je znázorněn na přiloženém výkrese. Obrázek představuje blokové schéma zapojení.,

Do napájecího okruhu U_b je vřazena řada piezorezistorů Rp které jsou zapojeny do otevřeného Wheatstoneova můstku. K tomuto můstku je připojen jednak první vyvažovači odpor R^, jednak druhý vyvažovači odpor R spojený s prvním stejnosměrným diferenčním zesilovačem Zp Do napájecího okruhu je zařazen spolu se substrátovým přechodem D_g zatěžovací odpor R připojený k prvnímu vstupu druhého stejnosměrného diferenčního zesilovače Zg, k jehož druhému vstupu je připojen jezdec potenciometru P,'zapojeného do napájecího okruhu U^. Každý z obou zesilovačů Zp Z₂ je spojen se sumačním zesilovačem Z^ výstupního napětí U_g. První stejnosměrný diferenční zesilovač je zpětně připojen k Wheatstoneovu můstku.

Při výrobě snímače tlaku jsou piezorezistory Rj zapojeny do otevřeného Wheatstoneova můstku. Vhodnou volbou velikosti obou vyvažovačích odporů R , R„ se můstek vyvažuje na nulové J? S napětí měřicí diagonály při nulovém tlaku. Napětí měřicí diagonály je zesilováno prvním stejnosměrným diferenčním zesilovačem Z,j. Substrátový přechod D_g je napájen z proudového zdroje v napájecím okruhu spolu se zatěžovacím odporem R. Kompenzační napětí vyplývá z rozdílu napětí na substrátovém přechodu D. a napětí na jezdci potenciometru P pomocí druhého stejnosměrného diferenčního zesilovače Z₂. Potenciometrem P se na výstupu druhého stejnosměrného diferenčního zesilovače Z? nas- t taví nulové napětí. Minimální závislostí výstupního napětí)U„ na teplotě se docílí vhodnou volbou zesílení obou zesilovačů

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Zapojení pro kompenzaci teplotní závislosti piezorezistivních snímačů tlaku, vyznačené tím, že do napájecího okruhu (U&) je vřazena řada piezorezistorů (Rj) zapojených do otevřeného

   Wheatstoneova můstku, k němuž je připojen jednak první vyvažovači odpor (R_), jednak druhý vyvažovači odpor (Ř.) spojený s .

   p s prvním stejnosměrným diferenčním zesilovačem (Z^), který je zpětně připojen k Wheatstoneovu můstku, přičemž je do napájecího okruhu (U_b) vřazen spolu se substrátovým přechodem (D_g) zatěžovací odpor (R) připojený k prvnímu vstupu druhého stejnosměrného diferenčního zesilovače (Zg), k jehož druhému vstupu je připojen jezdec potenciometrů (P) zapojeného do napájecího okruhy (υ^) a každý zdobou zesilovačů (Zp Zg) je spojen se sumačním zesilovačem, (Zj).