RU14079U1 - Электронный блок измерительного преобразователя давления - Google Patents

Description

ЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО НРЕОБРАЗОВАТЕЛЛ ДАВЛЕНИЯ.

Нолезная модель относится к средствам для измерения давления газообразных и жидких веществ, в частности с помощью резисторных тензометров, чувствительных к механическому давлению, и может использоваться для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами, обеспечивая непрерывное преобразование значения измеряемого параметра давления в стандартный токовый выходной сигнал.

Известен электронный блок измерительного преобразователя давления, описанный в 3. Японии; 4-45061 Нолупроводниковый преобразователь давления покл.ОО1Ь9/04, 3.25.09.86, оп 23.07.92. .

Известное устройство содержит последовательно соединенные схему формирования температурного сигнала, пропорционального разности эталонной температуры и температуры окружающей среды, схему регулирования температурного диапазона, схему возбуждения датчика давления, датчик давления, инвертирующий усилитель выходного сигнала датчика давления со схемой установки на нуль в цепи обратной связи, схему установки температурного нуля и второй инвертирующий усилитель со схемой регулирования диапазона измерения в цепи обратной связи, при этом инверсные входы схемы установки температурного нуля и второго инвертирующего усилителя соединены также с выходом схемы формирования температурного сигнала.

Недостатком известной схемы является ее сложность. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является электронный блок измерительного преобразователя давления, описанный в техническом описании и инструкции по эксплуатации 08906128ТО Преобразователь измерительный Сапфир-22М стр. 32, 36, стр. 92, 93, 95 и выбранное в качестве прототипа.

MKH-6:GO1L9/04

Известный электронный блок содержит последовательно соединенные стабилизатор напряжения, стабилизатор тока, тензопреобразователь сигнала давления, предварительный усилитель сигнала давления, первый сумматор, регулируемый усилитель, преобразователь напряжения в ток, корректор нелинейности измерительного преобразователя и второй сумматор, подключенный ко второму входу стабилизатора тока, а также устройство измерения температуры тензопреобразователя, собранное из тензопреобразователя и трех резисторов в мостовую схему, измерительная диагональ которой подключена к входу усилителя сигнала температуры, соединенного выходом со входами корректора диапазона измерений по плюсовой температуре и корректора начальных значений выходного сигнала, при этом выходы последних соединены соответственно со вторыми входами первого и -второго сумматоров, а третий вход первого сумматора и второй вход регулируемого усилителя соответственно служит для подачи сигналов настройки начальных значений выходного сигнала и настройки диапазона измерения.

Известный электронный блок измерительного преобразователя давлений обеспечивает непрерывное преобразование измеряемого давления, в том числе и избыточного, в унифицированный токовый сигнал .с достаточно высокой точностью, однако схема его является весьма сложной.

Между тем, высокая точность преобразования не всегда необходима. Так, иногда необходимо лишь фиксировать минимальный или максимальный порог давления и не требуется высокой точности преобразования и, как следствие, сложной схемы.

Целью заявляемой полезной модели является упрощение схемы устройства при сохранении достаточно высокой точности преобразования.

Иоставленная цель достигается тем, что в электронном блоке измерительного преобразователя, содержащем последовательно соединенные стабилизатор напряжения, стабилизатор тока, тензопреобразователь сигнала

давления, а также преобразователь напряжения в ток, подключенный к входу корректора нелинейности, устройство регулирования диапазона изменений и устройство регулирования начальных значений выходного сигнала, согласно полезной модели, выход тензопреобразователя соединен со входом преобразователя напряжения в ток, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами устройства регулирования диапазона измерений и устройства регулирования начальных значений выходного сигнала, а выход корректора нелинейности подключен ко второму входу стабилизатора тока, причем преобразователь напряжения в ток выполнен по схеме дифференциального сумматора с регулируемым коэффициентом передачи и отрицательной обратрюй связью по выходному току электронного блока.

Соединение выхода тензопреобразователя негюсредственно с входом преобразователя напряжения в ток в совокупности с соединением корректора нелинейности со стабилизатором тока позволяет внести сигнал коррекции в вЕ,1холной сигнал гензонреобразовагеля и обеспечивает загштку тензонреобразователя сигналом, скомпенсированным по нелинейности измерительного преобразователя в диапазоне измерений, и достаточную точность преобразования сигнала. Одновременно указанное соединение узлов электронного блока при выполнении преобразователя напряжения в ток по схеме дифференциального сумматора с регулируемым коэффициентом передачи и отрицательной обратной связью по выходному току электронного блока позволяет упростить схему.

В сравнении с прототипом заявляемый электронный блок обладает новизной, отличаясь от него такими существенными признаками как выполнение связи тензопреобразователя и устройств регулирования диапазона измерений и начальных значений выходного сигнала непосредственно с преобразователем напряжения в ток, корректора нелинейности со стабилизатором тока, а также указанное выше выполнение преобразователя напряжения в ток, позволяющими достичь заданного

результата.

Заявляемый электронный блок измерительного преобразователя давлений может использоваться для непрерывного преобразования избыточного давления в стандартный токовый выходной сигнал в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами, поэтому соответствует критерию промышленная применимость.

Полезная модель иллюстрируется чертежами, где представлены: фиг. 1 - функциональная схема устройства; фиг.2 - функциональная схема преобразователя напряжения в ток.

Электронный блок измерительного преобразователя давлений (фиг. 1) содержит последовательно соединенные стабилизатор 1 напряжения, стабилизатор 2 тока, тензопреобразователь 3 сигнала давления, преобразователь 4 напряжения в ток, корректор 5 нелинейности, подключенный выходом к стабилизатору 2 тока, а также устройство 6 регулирования диапазона измерений и устройство 7 регулирования начальных значений выходного сигнала, выходы которых соединены соответственно со вторым и третьим входами преобразователя 4 напряжения в ток.

Преобразователь 4 напряжения в ток выполнен (фиг.2) по схеме дифференциального сумматора с регулируемым коэффициентом передачи и отрицательной обратной связью по выходному току электронного блока. Он содержит операционные усилители 8, 9, 10, постоянные резисторы 11-15 и переменный резистор 6. При этом прямые входы операционных усилителей 8 и 9 соединены с выходами тензопреобразователя 3, а выходы их - со входами операционного усилителя 10, выход которого соединен с одним из выводов резистора 13 и одним из выводов резистора 15. Инверсный вход операционного усилителя 8 соединен со вторым выводом резистора 13 и

4 ОДНИМ из выводов резистора 11, второй вывод которого подключен к выходу

устройства 7 регулирования начальных значений выходного сигнала. Инверсный вход операционного усилителя 9 подключен к одному выводу резистора 12, второй вывод которого соединен со вторым выходом устройства 7 регулирования начальных значений выходного сигнала, а также к одному из выводов резистора 14, соединенного вторым выводом со вторым выводом резистора 15, являющегося выходом преобразователя 4. Устройство 6 регулирования диапазона измерений в виде переменного резистора 6 включено между инверсными входами операционных усилителей 8 и 9 и соединено также со вторыми выводами резистора 13 и резистора 12.

Назначение и выполнение узлов и элементов электронного блока следующее.

Стабилизатор 1 напряжения предназначен для создания стабилизированного напряжения нужного уровня для питания всех узлов схемы, а также опорного напряжения для стабилизатора 2 тока.

Стабилизатор 1 напряжения может быть выполнен, например, на параметрическом стабилитроне типа КС-405А и усилителе мощности с обратной связью.

Стабилизатор 2 тока необходим для питания моста тензопреобразователя стабилизированным током I п. и для его изменения при введении коррекции нелинейности статической характеристики тензопреобразователя. Стабилизатор 2 тока может быть, в частности, собран на операционном усилителе типа 140УД12.

Тензопреобразователь 3 служит для преобразования давления в электрический сигнал. Это может быть мембранный преобразователь, например, типа Сапфир-22М с чувствительным элементом из пластины монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами (структура КНС), соединенными по мостовой схеме, прочно соединенной с металлической мембраной тензопреобразователя.

5

Преобразователь 4 напряжения в ток предназначен для формирования унифицированного выходного токового сигнала и может быть выполнен, например, на трех операционных усилителях типа 140УД12 по схеме дифференциального сумматора с регулируемым коэффициентом передачи и отрицательной обратной связью по выходному току электронного блока (см. фиг.2)

Корректор 5 нелинейности измерительного преобразователя служит для компенсациинелинейностистатическойхарактеристики

тензопреобразователя 3 и выполнен, в частности, на трех постоянных и одном переменном резисторах.

Устройства 6 и 7 регулирования соответственно диапазона измерений и начальных значений выходного сигнала предназначены для плавной настройки выходного сигнала и выполнены соответственно на переменном и постоянных резисторах.

Электронный блок работает следующим образом.

При подключении устройства к сети постоянного тока стабилизатор 1 напряжения стабилизирует напряжение до нужного для питания всех узлов схемы уровня и формирует опорное напряжение стабилизатора 2 тока.

Стабилизатор 2 тока стабилизирует ток для питания измерительного моста тензопреобразователя и для его изменения при введении коррекции нелинейности статистической характеристики тензопреобразователя.

Измеряемое давление подводится в рабочую полость датчика и вызывает изменение сопротивления тензорезисторов мостовой схемы и разбаланс мостовой схемы.

Электрический сигнал, образующийся при разбалансе мостовой схемы, с выхода тензопреобразователя 3 поступает в преобразователь 4 напряжения в ток для преобразования его в стандартный токовый выходной сигнал. значений выходного сигнала и сигнала обратной связи с выхода

электронного блока. Регулирование диапазона измерений осуществляется изменением величины резистора 6, включенного между инверсными входами операционных усилителей 8 и 9. Сигналы с их выходов поступают на операционный усилитель 10, где усиливаются и проходят через резистор 15 на выход в виде выходного токового сигнала.

Нелинейность статистической характеристики тензопреобразователя 3 компенсируется с помощью корректора 5 нелинейности. С помощью устройства 6 регулирования диапазона измерений и устройства 7 регулирования начальных значений выходного сигнала производится плавная настройка выходного токового сигнала.

В сравнении с прототипом заявляемый электронный блок измерительного преобразователя давления имеет более простое схемное решение и достаточную точность преобразования сигнала.

7

Авторы . Юровский А.Я. Грудцинов Г.М. .-1..-Замешин А.П.

Claims (1)

1. Электронный блок измерительного преобразователя давления, содержащий последовательно соединенные стабилизатор напряжения, стабилизатор тока, тензопреобразователь сигнала давления, а также преобразователь напряжения в ток, подключенный к выходу корректора нелинейности, устройство регулирования диапазона измерений и устройство регулирования начальных значений выходного сигнала, отличающийся тем, что выход тензопреобразователя соединен со входом преобразователя напряжения в ток, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами устройства регулирования начальных значений выходного сигнала, а выход корректора нелинейности подключен ко второму входу стабилизатора тока, причем преобразователь напряжения в ток выполнен по схеме дифференциального сумматора с регулируемым коэффициентом передачи и отрицательной обратной связью по выходному току электронного блока.