SU1714335A1

SU1714335A1 - Тензопреобразователь

Info

Publication number: SU1714335A1
Application number: SU874300255A
Authority: SU
Inventors: Николай Александрович Кузнецов; Игорь Владиславович Фридбауэр
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский Тепловозный Институт
Priority date: 1987-08-24
Filing date: 1987-08-24
Publication date: 1992-02-23

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени механических напр жений и ус*- корений с помощью тензометрических датчиков. Цель изобретени - повышение точности за счет увеличени помехозащищенности. Дл этого преобразователь 12 ток - напр жение выполнен по симметричной схеме с дифференциальным выходом с использованием операционных усилителей 16 и 17 и резисторов 18 - 21 отрицательных обратных св зей. Резисторы 18 и 19 отрицательной обратной св зи устанавливают на неинвертирующих' входах операционных усилителей 16 и 17 равные потенциалы. Резисторы 20 и 21 отрицательной обратной св зи определ ют коэффициент преобразовани входного тока в выходное напр жение преобразовател 12 ток - напр жение: 1 ил.4^ы о>& ел>&

Description

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени деформаций.

Целью изобретени вл етс повышение точности за счет увеличени помехозащищенности .

На чертеже изображена функциональна схема тензопреобразовател .

Тензопреобразователь содержит источник 1 питани , подключенный к нему тензомост 2, первый и второй преобразователи 3 и А напр жение ток, выполненные в виде последовательно соединенных операционных усилителей 5 и 6, полевых транзисторов 7 и 8 и токоограничительных резисторов 9 и 10, неинвертирующие входы операционных усилителей 5 и 6 подключены к измерительной диагонали тензомоста 2, входной резистор 11, включенный между инвертирующими входами операционных усилителей 5 и 6, преобразователь 12 ток - напр жение, первый и второй источники 13 и 14 тока, источник 15 опорного напр жени . Преобразователь 12 ток - напр жение содержит первый и второй операционные усилители 16 и 17, первый, второй, третий, четвертый резисторы 18-21 обратных св зей первого и второго операционных усилителей 16и 17.

Инвертирующие входы первого и второго операционных усилителей 16 и 17 преобразовател 12 ток - напр жение соединены между собой и подключены к первым выводам второго и третьего резисторов 19 и 20, вторые выводы которых подключены соответственно к выходам первого и второго операционных усилителей 16и 17, неинвертирующие входы которых соответственно подключены к стокам полевых транзисторов 7 и 8 первого и второго преобразователей 3 и 4 напр жение - ток и одновременно к первым выводам первого и четвертого резисторов 18 и 21, второй вывод первого резистора 18 соединен с выходом второго операционного усилител 17, а второй вывод четвертого резистора 21 соединен с выходом первого операционного усилител 16.

Первый и второй преобразователи 3 и 4 напр жение - тох преобразуют напр жение разбаланса тензомоста 2 в ток, величина которого ограничиваетс входным резистором 11. Преобразователь 12 ток - напр жение образует на своем дифференциальном выходе, вл ющемс выходом тензопреобразовател , напр жение, пропорциональнов разности токов, поступающих на его входы. Первый и второй источники 13 и 14 тока предназначены дл задани начальных токов преобразователей напр жение - ток, определ ющих величину начального выходного напр жени преобразовател 12 токнапр жение , и дл выработки тока, компенсирующего тепловой дрейф тензопреобразовател .

Источник 15 опорного напр жени вырабатывает стабилизированное напр жение , поступающее на управл ющие входы источников 13 и 14 тока. Первый и второй токоограничительные резисторы 9 и 10 предназначены дл ограничени величин токов, втекающих в источник 1 питани из цепи, а которой замыкаютс токи преобразователей 3 и 4 напр жение - ток и источников 13 и 14 тока. Входной резистор 11 предназначен дл образовани цепи, в которой замыкаютс разностный ток преобразователей 3 и 4 напр жение - ток и компенсационный ток источников 13 и 14 тока. Второй и третий резисторы 19 и 20 отрицательной обратной св зи преобразовател 12 ток - напр жение обеспечивают равенство потенциалов на инвертирующих входах первого и второго операционных усилителей 16 и 17. Первый и четвертый резисторы 18 и 21 отрицательной обратной св зи определ ют козффициент преобразовани входного тока (тока, протекающего через входной резистор 11) в выходное напр жение преобразовател 12 ток - напр жение .

Теизопреобразоеатель работает следующим образом.

Источник 1 питани создает на измерительной диагонали тензомоста 2 разность падени напр жений, пропорциональную разбалансу тензомоста 2. Преобразователи 3 и 4 напр жение - ток преобразуют разность напр жений на измерительной диагонали теизомоста 2 в разность токов. Начальное напр жение на выходе тензопреобразовател определ етс разностью токов, поступающих на нёинвертирующие входы первого и второго операционного усилителей 16 и 17 преобразовател 12 ток - напр жение, который представл ет собой сумму разности токов, вырабатываемых первым и вторым преобразователем 3 и 4 напр жение - ток, а также первым и вторым источниками 13 и 14 тока;

Преобразование входного тока преобразователем 12 ток - напр жение в выходное напр жение осуществл етс следующим образом.

Благодар отрицательной обратной св зи через второй и третий резисторы 19 и 20 потенциалы на неинвертирующих и инвертирующих входах первого и второго операционных усилителей,16 и 17 устанавливаютс равными между собой. Так как операционные усилители входной ток не по

Claims

Формула изобретения

Тензопреобразователь, содержащий источник питания и подключенный к нему тензомост, первый и второй преобразователи напряжение - ток, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных операционного усилителя, полевого транзистора и токоограничительного резистора, подключенного к плюсу источнике питания, входной резистор, включенный между инвертирующими входами операционных усилителей преобразователей напряжение - ток, неинвертирующие входы 15 которых подключены к измерительной диагонали тензомоста, преобразователь ток напряжение, состоящий из первого операционного усилителя, первого и второго резисторов, первый и второй источники тока, первые выходы которых подключены к истокам соответствующих полевых транзисторов и к инвертирующим входам соответствующих операционных усилителей преобразователей напряжение - ток, а вторые выходы соединены с минусом источника питания, источник опорного напряжения, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго источников тока,отличающийся тем,что, с целью повышения точности измерений за счет увеличения помехозащищенности, преобразователь ток - напряжение снабжен вторым операционным усилителем, третьим и четвертым резисторами, инвертирующие входы первого и второго операционных усилителей преобразователя ток напряжение соединены между собой и подключены к первым выводам второго и третьего ^резисторов, вторые выводы которых подключены соответственно к выходам первого и второго операционных усилителей, неинвертйрующие входы которых соответственно подключены к стокам полевых транзисторов первого и второго преобразователей напряжение - ток и одновременно к .первым выводам первого и четвертого резисторов, второй вывод первого резистора соединен с выходом второго операционного усилителя, а второй вывод четвертого резиму току всего тензопреобразователя в 50 стора соединен с выходом первого операцисреднем на 6 дБ. онногоусилителя.

Ubux2“Ui - 1вх ' Rl8, (1) где Ui - потенциал на неинвертирующем входе первого операционного усилителя 16;

1вх - входной ток преобразователя 12 ток - напряжение;

Rw - первый резистор 18 отрицательной обратной связи.

Напряжение на выходе первого опера^ ц ио иного усилителя 16 с учетом формулы (1) равно;

Оаых! = Ubhx2 ⁺ (UitUbux2)+ . , ( Ul ~ Ubmx2 ) „ .. , ' Ψ д-----------A . Rl9= Ui+ (2) , R18 ' R19 . ι

R20 ^1bX>

где Ubwx2 - напряжение на выходе второго операционного усилителя 17;

th - потенциал на инвертирующих входах первого и второго операционных усилителей 16 и 17;

Rig - второй резистор 19 отрицательной обратной связи;

R20 - третий резистор 20 отрицательной обратной связи.

С учетом равенства Rw=R20 · Rie = R21, формула 2 принимает вид:

Umix.1 = U1 + 1вх * Rte. (3)

Вычитая из выражения (3) выражение (1), получаем напряжение на выходе преобразователя 12 ток - напряжение

Uвых ^ж Ubwx1 ^— Uebix2 = 2 * 1вх * Rl8. (4)

Из выражения (4) видно, что преобразователь 12 ток - напряжение преобразует входной ток в выходное напряжение с коэффициентом
2 · Ri8(R2i) по обоим своим входам.

Использование преобразователя 12 ток - напряжение, построен кого по симметричной схеме, увеличивает КОС по постоянно-