SU898260A1 - Multichannel strain gauge transducer - Google Patents

Multichannel strain gauge transducer Download PDF

Info

Publication number
SU898260A1
SU898260A1 SU762428456A SU2428456A SU898260A1 SU 898260 A1 SU898260 A1 SU 898260A1 SU 762428456 A SU762428456 A SU 762428456A SU 2428456 A SU2428456 A SU 2428456A SU 898260 A1 SU898260 A1 SU 898260A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
outputs
output
switch
amplifier
strain gauges
Prior art date
Application number
SU762428456A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Александрович Михеев
Геннадий Иванович Нечаев
Original Assignee
Рязанский Радиотехнический Институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Рязанский Радиотехнический Институт filed Critical Рязанский Радиотехнический Институт
Priority to SU762428456A priority Critical patent/SU898260A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU898260A1 publication Critical patent/SU898260A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

! Изобретение относится к тензометри, в частности к многоканальным тензостанциям с временным уплотнением каналов.! The invention relates to strain gauges, in particular to multi-channel strain gauges with temporary sealing of channels.

Известен тензопреобразователь, содержащий два источника питания, две группы тензорезисторов, одни выходы тензорезисторов каждой из групп соединены вместе, образуя общие точки, коммутатор, соединяющий другие выходы тензорезисторов с земляной шиной и суммирующий операционный усилитель [1 ].Known strain gauge containing two power sources, two groups of strain gauges, one outputs of the strain gauges of each of the groups are connected together to form common points, a switch connecting the other outputs of the strain gauges with an earth bus and summing the operational amplifier [1].

Недостатком известного устройства является то, что в данном устройстве влияние на погрешность преобразования оказывает нестабильность сопротивлений резисторов, включенных на входе операционного усилителя.A disadvantage of the known device is that in this device the effect on the conversion error is exerted by the instability of the resistances of the resistors included at the input of the operational amplifier.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является многоканальный тензопреобразователь, содержащий источник питания, два коммутатора, один из которых соединен с источником питания, две группы тензорезисторов, включенных между коммутаторами, блок переключения, соединенный с выходами второго коммутатора, и суммирующий усилитель, соединенный с выходами блока переключения [2].The closest in technical essence and the achieved effect is a multi-channel strain gauge containing a power source, two switches, one of which is connected to a power source, two groups of strain gauges connected between the switches, a switching unit connected to the outputs of the second switch, and a summing amplifier connected to the outputs of the switching unit [2].

Недостатком известного устройства является непостоянство сопротивления ключей, входящих в блок переключения, обусловленное изменением условий эксп луатации (например, изменением температуры окружающей среды), что приводит к погрешности преобразования.A disadvantage of the known device is the inconsistency of the resistance of the keys included in the switching unit due to a change in operating conditions (for example, a change in ambient temperature), which leads to a conversion error.

Цель изобретения - уменьшение погрешности преобразования.The purpose of the invention is to reduce the conversion error.

Это достигается тем, что тензопреобразователь снабжен двумя операционными усилителями, неинвертируюм щие входы которых соединены с выходами блока переключения, а выходы с входами суммирующего усилителя и с инвертирующим входом каждого усилителя.This is achieved in that tenzopreobrazovatel provided with two operational amplifiers, the non-inverting Suitable m inputs are connected to the outputs of the switching unit, and outputs to the inputs of a summing amplifier and to the inverting input of each amplifier.

На чертеже изображена блок-схема предла гаемого тензопреобразователя.The drawing shows a block diagram of the proposed strain gauge.

Она содержит источник 1 питания, к двум выходам которого через коммутатор 2 подключены две группы тензо-· у резисторов 3 и 4. причем тензорезисторы группы 3 подключены к первому выходу, а тензорезисторы группы 4 ко второму выходу, коммутатор 5, через который тензорезисторы группы 3 W подключены к первому входу блока 6 переключения, состоящего из ключей 7~ 10 , а тензорезисторы группы 4ко второму входу блока 6. Выходы .блока 6 переключения соединены с неинвертирующими входами операционных усилителей 11 и 12. Выходы усилителей 11 и 12 соединены со входами суммирующего усилителя 13, выполненного на резисторах 14-16 и усилите- 20 ле 17 тока, тензопреобразователь содержит также хронизатор 18.It contains a power source 1, to the two outputs of which two groups of strain gauge resistors 3 and 4 are connected through the switch 2. Moreover, the strain gauges of group 3 are connected to the first output, and the strain gauges of group 4 are connected to the second output, the switch 5, through which the strain gauges of group 3 W are connected to the first input of switching unit 6, consisting of keys 7 ~ 10, and group 4 strain gauges are connected to the second input of unit 6. The outputs of switching unit 6 are connected to non-inverting inputs of operational amplifiers 11 and 12. The outputs of amplifiers 11 and 12 are connected to inputs with umming amplifier 13, made on resistors 14-16 and amplifying current 20 le 17, the strain gauge also contains a chronizer 18.

Тензопреобразователь работает следующим образом.Strain transducer works as follows.

* 2S* 2S

Под воздействием управляющих сигналов с выходов и А2 хронизато- < ра, 18 источник 1 питания вырабатывает две последовательности биполярных импульсов тока. Полярность импульсов на выходе С,, обратна полярности 30 импульсов тока на выходе источника питания 1. Через коммутатор 2, управляемый сигналами с выходов ,... , Bjq хронизатора 18. выход C/f источника 1 питания, подключен к одному S3 из тензорезисторов группы 3, а выходUnder the influence of the control signals from the outputs and A 2 of the chroniser, 18, the power supply 1 generates two sequences of bipolar current pulses. The polarity of the pulses at the output C ,, is the opposite of the polarity of 30 current pulses at the output of the power source 1. Through the switch 2, controlled by the signals from the outputs, ..., Bjq of the clock 18. the output C / f of the power source 1 is connected to one S3 of the strain gauges of the group 3, and exit

- к одному из тензорезисторов группы 4. Сигналы с тензорезисторов групп 3 и 4 через коммутатор 5, управляемый, как и. коммутатор 2 сиг- 40 налами с выходов , ...., хронизатора 18, поступают на входы блока переключения 6. В момент действия импульса с выхода AZ) хронизатора 18, ключи 7 и 9 открыты и тензорезисторы 45 группы 3 подключены ко входу операционного усилителя 11, а тензорезисторы группы 4 - ко входу операционного усилителя 12. В момент действия импульса с выхода хронизатора 18 50 открыт ключ 9 и 10 и тензорезисторы группы 3 подключаются ко входу операционного усилителя 12, а тензорезисторы группы 4 - ко входу операционного усилителя 11. Сигналы с вы- 55 ходов усилителей 11 и 12 поступают на входы суммирующего операционного усилителя 13 (резисторы 15 и 16).- to one of the strain gauges of group 4. Signals from the strain gauges of groups 3 and 4 through the switch 5, controlled, like. 2 The signal switch 40 from the outputs nalami, ...., hronizatora 18, to the inputs of the switching unit 6. At the time of action of the pulse output from the A Z) hronizatora 18, keys 7 and 9 are open and the strain gauges 45 of group 3 are connected to the input of the operational amplifier 11, and group 4 strain gages to the input of operational amplifier 12. At the time of the pulse from the output of the chronizer 18 50, the key 9 and 10 are open and group 3 strain gages are connected to the input of operational amplifier 12, and group 4 strain gages are connected to the input of operational amplifier 11. Signals from the outputs of the 55 amplifiers 11 and 12 are fed to the inputs of a summing operational amplifier 13 (resistors 15 and 16).

На первом входе (резистор ^присутствует сигнал \4 = IR, а на втором (резистор 15) сигнал И^5 = -IR. При равенстве R сопротивлений тензорезисторов групп 3 и 4 сигнал на выходе усилителя 13 равен нулю. При изменении сопротивления тензорезистора одной из групп, например группы 3, под действием деформации на величину ΔR, на выходе усилителя 13 появляется полезный сигнал разбаланса:At the first input (resistor ^ there is a signal \ 4 = IR, and at the second (resistor 15) the signal is I ^ 5 = -IR. If R is the resistance of the resistance of groups 3 and 4, the signal at the output of the amplifier 13 is zero. When the resistance of the strain gauge is one from groups, for example group 3, under the action of deformation by ΔR, at the output of amplifier 13, a useful unbalance signal appears:

Полянорность сигнала разбаланса в момент действия управляющего сигнала A^ обратна полярности разбаланса в момент действия управляющего сигнала А^, т.е. имеем биполярнодискретизированный выходной сигнал, амплитуда которого равнаThe polarity of the unbalance signal at the time the control signal A ^ is inverse is the polarity of the unbalance at the time the control signal A ^ is in effect, i.e. we have a bipolar-discretized output signal whose amplitude is

Погрешность, обусловленная неидентичностью характеристик ключей ком-The error due to the non-identical characteristics of the keys

мутатора mutator каналов 5, оценивается выра- channels 5, estimated жением 1 living 1 (Г _ ΑΆ. (Mr. _ ΑΆ. где дг(< -where dt (< - изменение разности сопротивлений ключей коммутатора 5, включающих активный и компенсационный тензорезисторы соответствующего канала”, changing the resistance difference of the keys of the switch 5, including the active and compensation strain gages of the corresponding channel ”,

относительное изменёние Кгу ь сопротивления тензорезистора (датчика)под дейст вием деформацииJrelative change in the resistance of the strain gage (sensor) under the action of deformation

R0X - входное сопроивление операционного усилителя 11, а погрешность от изменения сопротивления ключей блока переключения 6 оценивается выражением:R 0X - input resistance of the operational amplifier 11, and the error from the change in the resistance of the keys of the switching unit 6 is estimated by the expression:

Д’. (fo D (4) где Аг - изменение разности сопротивлений ключей, входящих в блок переключения 6.D ’. (fo D (4) where Ar is the change in the difference of the resistances of the keys included in the switching unit 6.

Выражения (3) и (4) показывают, что данный многоканальный тензопреобразователь обеспечивает погрешность преобразования на 1-2 порядка меньше, чем в известных тензопреобразователях даже без специального подбора ключей по минимальному значению дг и Δ·ΓΚ, что, в свою очередь, увеличивает идентичность характеристик преобразования отдельных каналов между собой.Expressions (3) and (4) show that this multichannel strain gauge provides a conversion error of 1-2 orders of magnitude smaller than in known strain gauges even without a special selection of keys for the minimum value of dg and Δ · Γ Κ , which, in turn, increases the identity of the conversion characteristics of individual channels with each other.

Claims (2)

i Изобретение относитс  к тензометри , в частности к многоканальным тен зостанци м с временным уплотнением каналов. Известен тензопреобразователь, со держащий два источника питани , две группы тензорезисторов, одни выходы тензорезисторов каждой из групп соединены вместе, образу  общие точки, коммутатор, соедин ющий другие выход тензорезисторов с земл ной шиной и суммирущий операционный усилитель l . Недостатком известного устройства  вл етс  то, что в данном устройстве вли ние на погрешность преобразовани  оказывает нестабильность сопротивлений резисторов, включенных на входе операционного усилител . Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту  вл  етс  многоканальный тензопреобразова тель, содержащий-источник питани , два коммутатора, один из которых соединен с источником питани , две группы тензорезисторов, включенных между коммутаторами, блок переключени , соединенный с выходами второго коммутатора, и суммирующий усилитель, соединенный с выходами блока переключени  -. Недостатком известного устройства  вл етс  непосто нство сопротивлени  ключей, вход щих в блок переключени , обусловленное изменением условий эксплуатации (например, изменением температуры окружающей среды), что приводит к погрешности преобразовани . Цель изобретени  - уменьшение погрешности преобразовани . Это достигаетс  тем, что тензопреобразователь снабжен двум  операционными усилител ми, неинвертирующие входы которых соединены с выходами блока переключени , а выходы с входами суммирующего усилител  и с инвертирующим входом каждого усилител . На чертеже изображена блок-схема предлагаемого тензопреобразовател . Она содержит источник 1 питани , к двум выходам которого через коммутатор 2 подключены две группы тензорезисторов 3 и i, причем тензорезисторы группы 3 подкломены к первому выходу, а тензорезисторы группы А ко EfTopOMy выходу, коммутатор 5, через который тензорезисторы группы 3 подключены к первому входу блока 6 переключени , состо щего из ключей 7 1 О , а тензорезисторы группы ко второму входу блока 6 Выходы |блока 6 переключени  соединены с неинвертируюи ими входами операционных усилителей 11 и 12. Выходы усилителей 11 и 12 соединены со входами суммирующего усилител  13, выполненного на резисторах и усилителе 17 тока, тензопреобразователь содержит также хронизатор 18 Тензопреобразователь работает следующим образом. Под воздействием управл ющих сигналов с выходов А и А хронизатора 18 источник 1 питани  вырабатывает две последовательности бипол рных импульсов тока. Пол рность импул сов на выходе С обратна пол рности импульсов тока на выходе С источника питани  1. Через коммутатор 2, уп равл емый сигнала.им с выходов В.,.. BI,-, хронизатора 18. выход С источника 1 питани , подключен к одному из тензорезисторов группы 3, а выход Сл - к одному из тензорезисторов гру пы -t, Сигналы с тензорезисторов групп 3 и через коммутатор 5 УП равл емый, как и, коммутатор 2 сигналами с выходов В , ..,, В хронизатора 18, поступают на входы блока переключени  6. В момент действи  импульса с выхода Л хронизатора 18 ключи 7 и 9 открыты и тензорезисторы группы 3 подключены ко входу операционного усилител  11, а тензорезис торы группы 4 - ко входу операционного усилител  12. В момент действи импульса с выхода / хронизатора 18 открыт ключ 9 и 10 и тензорезисторы группы 3 подключаютс  ко входу операционного усилител  12, а тензорезисторы группы - ко входу операционного усилител  11. Сигналы с вы ходов усилителей 11 и 12 поступают на входы суммирующего операционного усилител  13 (резисторы 15 и 16), На первом входе (резистор 14)присутствует сигнал И. IR, а на втором (резистор 15) сигнал R- При равенстве R сопротивлений тензорезисторов групп 3 и сигнал на выходе усилител  13 равен нулю. При изменении сопротивлени  тензорезистора одной из групп, например группы 3, под действием деформации на величину uR, на выходе усилител  13 по вл етс  полезный сигнал разбаланса: Up-Ii R , Н) Пол норность сигнала разбаланса в момент действи  управл ющего сигнала А. обратна пол рности разбаланса в момент действи  управл ющего сигнала А,, т.е. имеем бипол рнодискретизированный выходной сигнал, амплитуда которого равна U-2TAR U) Погрешность, обусловленна  неидентичностью характеристик ключей коммутатора каналов 5, оцениваетс  выражением 1 к лр OD изменение разности сопрогде ДГ| тивлений ключей коммутатора 5) включающих активный и компенсационный тензорезисторы соответствующего канала , ™ «. относительное изменение R сопротивлени  тензорезистора (датчика)под действием деформацииJ входное сопроивление операционного усилител  11, а погрешность от изменени  сопротивлени  ключей блока переключени  6 оцениваетс  выражением: 2/v.y ffR R (4) где л г изменение разности сопротивлений ключей, вход щих в блок переключени  6. Выражени  (З) и () показывают, что данный многоканальный тензопреобразователь обеспечивает погрешность преобразовани  на 1-2 пор дка меньше, чем в известных тензопреобразовател х даже без специального подбора ключей по минимальному значению дг и д.г, что, в свою очередь, увели чивает идентичность характеристик преобразовани  отдельных каналов ме ду собой. Формула изобретени  Многоканальный тензопреобразователь , содержащий источник питани , два коммутатора, один из которых соединен с источником питани , две группы тензорезисторов, включенных между коммутаторами, блок переключени ,соединенный с выходами второго коммутатора, и суммирующий усилител 04 отличающийс  тем, что, с целью уменьшени .погрешности преобразовани , он снабжен двум  операционными усилител ми, неинвертирующие входы которых соединены с выходами блока переключени , а выходы - с входами суммирующего усилител  и с инвертирующим входом каждого усилител  . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 514252, кл. G 01 R 27/00, 197. i The invention relates to strain gauges, in particular to multi-channel ten-stations with temporary channel sealing. A strain gauge is known that contains two power sources, two groups of strain gauges, one output of the strain gauges of each of the groups are connected together to form common points, a switch connecting the other output of the strain gauges to the ground bus and summing the operational amplifier l. A disadvantage of the known device is that in this device the instability of the resistances of the resistors connected at the input of the operational amplifier influences the conversion error. The closest in technical essence and effect achieved is a multichannel strain gauge containing a power source, two switches, one of which is connected to a power source, two groups of strain gauges connected between switches, a switch unit connected to the outputs of the second switch, and a summing amplifier connected to the outputs of the switching unit. A disadvantage of the known device is the inconvenience of the resistance of the keys included in the switching unit due to a change in operating conditions (e.g., a change in the ambient temperature), which leads to conversion error. The purpose of the invention is to reduce the conversion error. This is achieved in that the strain gauge is equipped with two operational amplifiers, the non-inverting inputs of which are connected to the outputs of the switching unit, and the outputs to the inputs of a summing amplifier and to the inverting input of each amplifier. The drawing shows a block diagram of the proposed strain gauge. It contains a power source 1, to the two outputs of which two switches of resistance gages 3 and i are connected via switch 2, the resistance gages of group 3 are connected to the first output, and the resistance gages of group A to the EfTopOMy output, switch 5 through which the resistance gages of group 3 are connected to the first input switching unit 6, consisting of keys 7 1 O, and the strain gauges of the group to the second input of block 6 The outputs | of switching unit 6 are connected to non-inverting inputs of operational amplifiers 11 and 12. The outputs of amplifiers 11 and 12 are connected to sum inputs iruyuschego amplifier 13, and resistors formed on a current amplifier 17, also comprises tenzopreobrazovatel hronizator tenzopreobrazovatel 18 operates as follows. Under the influence of control signals from outputs A and A of chroniser 18, power supply 1 produces two sequences of bipolar current pulses. The polarity of the pulses at the output C is the reverse polarity of the current pulses at the output C of the power source 1. Through switch 2, which is controlled by the signal. From the outputs B., .. BI, -, clock 18. The output from the power source 1 is connected one of the strain gauges of group 3, and the output SL - to one of the strain gauges of the group -t, the signals from the strain gauges of groups 3 and through the switch 5 UE equal, as well as, the switch 2 signals from the outputs B, .. ,, B of the chroniser 18 , arrive at the inputs of the switching unit 6. At the time of the impulse from the output L of the clock 18, the keys 7 and 9 are open and tens Group 3 resistors are connected to the input of operational amplifier 11, and group 4 tensors resistors are connected to the input of operational amplifier 12. At the time of the impulse output from the output / chronizer 18, switch 9 and 10 are open and the load cells of group 3 are connected to the input of operational amplifier 12, and the group resistors - to the input of the operational amplifier 11. The signals from the outputs of the amplifiers 11 and 12 are fed to the inputs of the summing operational amplifier 13 (resistors 15 and 16). At the first input (resistor 14) there is a signal I. IR, and at the second (resistor 15) signal R- When equals e resistances of strain gauges R 3 groups and the signal at the output of amplifier 13 is zero. When the resistance of the strain gauge of one of the groups, for example, group 3, changes under the effect of deformation by the value of uR, the output signal of the amplifier 13 appears unbalanced: Up-Ii R, H) The polarity of the unbalance signal at the instant of the control signal A. Reverse polarity unbalance at the moment of action of the control signal A, i.e. we have a bipolar randomized output signal, the amplitude of which is equal to U-2TAR U) The error due to the non-identical characteristics of the keys of the channel switch 5, is estimated by the expression 1 to lr OD, the change in the difference between the coefficients DG | switches 5) including active and compensation strain gauges of the corresponding channel, ™ “. the relative change R of the resistance of the strain gauge (sensor) under the action of the deformation J input resistance of the operational amplifier 11, and the error of the change in resistance of the keys of the switching unit 6 is estimated by the expression: 2 / vy ffR R (4) where l g change the difference of the resistance of the keys included in the switch 6. Expressions (G) and () show that this multichannel strain gauge provides an error of conversion by 1-2 times less than in known strain gauges even without special selection of keys by the minimum value of dg and dd, which, in turn, increases the identity of the conversion characteristics of individual channels between themselves. A multichannel strain gauge containing a power source, two switches, one of which is connected to a power source, two groups of strain gauges connected between the switches, a switching unit connected to the outputs of the second switch, and a summing amplifier 04 different in that for the purpose of reduction. conversion errors, it is equipped with two operational amplifiers, the non-inverting inputs of which are connected to the outputs of the switching unit and the outputs to the inputs of the summing amplifier and to the inverting the driving input of each amplifier. Sources of information taken into account during the examination 1. USSR author's certificate No. 514252, cl. G 01 R 27/00, 197. 2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2073812/28, кл. G 01 В 7/16, 197 (.прототип).2. USSR author's certificate for application number 2073812/28, cl. G 01 B 7/16, 197 (.prototype). b7|Jb7 | J
SU762428456A 1976-12-13 1976-12-13 Multichannel strain gauge transducer SU898260A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU762428456A SU898260A1 (en) 1976-12-13 1976-12-13 Multichannel strain gauge transducer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU762428456A SU898260A1 (en) 1976-12-13 1976-12-13 Multichannel strain gauge transducer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU898260A1 true SU898260A1 (en) 1982-01-15

Family

ID=20686092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU762428456A SU898260A1 (en) 1976-12-13 1976-12-13 Multichannel strain gauge transducer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU898260A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4448078A (en) * 1982-11-23 1984-05-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Three-wire static strain gage apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4448078A (en) * 1982-11-23 1984-05-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Three-wire static strain gage apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0482487B1 (en) Apparatus and method for a temperature compensation of a pressure transducer
US4715003A (en) Method for temperature compensation and measuring circuit therefor
US3568044A (en) Linearizing circuit for high output transducers
SU898260A1 (en) Multichannel strain gauge transducer
SE7506865L (en) DEVICE FOR PROCESSING PHYSIOLOGICAL METAL SIGNALS
RU2400711C1 (en) Strain-measuring transducer
SU514252A1 (en) Multi-channel voltage to voltage converter with bipolar-sampled input signals
DE2710857A1 (en) Linearisation circuit for resistance thermometers and thermocouples - uses squarer with weighting factor and differential amplifier
JP2002016452A (en) Amplifier circuit
US3765232A (en) Dynamometer system
SU588465A1 (en) Device for measuring dynamic deformations
SU624109A1 (en) Multipurpose measuring arrangement
US4081745A (en) Digital-analog indicating system
SU858007A1 (en) Multichannel amplifier
SU890395A1 (en) System for graduating information measuring channel
JPS61209331A (en) Input apparatus of temperature measuring resistor
JP2667980B2 (en) Video output type pressure distribution sensor using high-speed scanning method
SU810610A1 (en) Measuring device for measuring proportionality limit to testing machines
SU932212A1 (en) Strain gauge device
SU559107A1 (en) Strain gauge device
SU864154A1 (en) Voltmeter
RU2039956C1 (en) Device converting physical parameters into electric signal
RU2171473C1 (en) Electrical bridge
KR20200134364A (en) Amplifier board for measuring torque sesor signal and measuring device comprising the same
SU1589187A1 (en) Apparatus for investigating electrochemical processes