CS261806B1 - Zapojenie pre snímanie tlaku pomocou piezorezistívneho tenzometrického mostíka - Google Patents

Abstract

Piezorezistívny tenzometrický mostík je napájaný zdrojom, konštantného prúdu, ktorý je tvořený zdrojom konštantného napatia a operačným zosilňovačom a je zapojený v zápornej spatnej vazbě operačného zosilňovača, pričom zdroj konštantného napatia je přivedený cez odpor na invertujúci vstup operačného zosllňovača a velkostou konštantného napatia a odporu je daná aj velkost konštantného^ prúdu, ktorý tečie mostíkom. Užitočný napaťový signál, úměrný tlaku, je vedený na plávajúce diferenciálně vstupy snímacieho operačného zosilňovača, ktorý má v negatřvnej spatnej vazbě odpor na nastavenie zisku a do invertujúceho aleho neinvertujúceho vstupu zavedené nulovanie výstupu.

Description

Vynález sa týká zapojenia pře snímanie tlaku pomocou piezorezistívneho tenzometrického mostíka alebo piezorezistívnych odporov či běžných tenzometrických odporov, ktoré rieši otázku minimalizácie počtu obvodových súčiastok.

Doteraz známe zapojenia ipre snímanie tlaku pomocou róznych tenzometrov používali rožne komplikované zapojenia v obvode zdroja konštantného prúdu a vo vyhodnocovacej časti sa používali zapojenia, ktoré samostatné riešili diferenciálny súčet potenciálov z tenzometrického snímača, nastavenie zisku a nulovanie.

Vyššie uvedené nedostatky sú odstránené zapojením podl'a vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že zdroj konštantného prúdu, ktorým je napájaná hlavná diagonála piezorezistívneho tenzometrického mostíka je tvořený zdrojom konštantného napfitia, pracovným odpor om a prúdovým zosilňovačom. Diferenciálně napfitie z piezorezistívneho tenzometrického mostíka je přivedené priamo na diferenciálně vstupy diferenciálneho zosilňovača, pričom spatná vazba tohto zosilňovača je zavedená z jeho výstupu na invertujúci vstup cez spátnovazotoný odpor, ktorým sa riadi napfiťový zisk. Nulovanie diferenciálneho zosilňovača je zavedené cez nulová,cí potenclometer a nulovací odpor.

Použitím zdroja konštantného napatia, pracovného odporu a prúdového zosilňovača, ktorým bývá obvykle běžný operačný zosilňovač sa dosiahue najjednoduchším sposobom zdroj konštantného prúdu pre napájanie piezorezistívneho tenzometrického mostíka. Tým, že diferenciálně vstupy piezorezistívneho tenzometrického mostíka sú připojené priamo na vstupy diferencálneho zosilňovača sa využijú všetky dobré vlastnosti tohto diferenciálneho zosilňovača ako sú plávajúci vstup a nesymetrický výstup. Zároveň sa výstupný odpor piezoelektrického tenzometrického mostíka využívá ako vstupný odpor diferenciálneho zosilňovača v priamej vazbě a skutočnosť, že výstupné odpory oboch vetiev diferenciálneho ¹ ‘ '..'Τ'**·/. _ . .

tenzometrického mostíka sú vo vyváženom stave rovn-aké, má ako dosledok minimálny drifft diferenciálneho zosilňovača.

Použitím nulovacieho odporu a nulovacieho potenciometra je možné 1'ubovol'ne voliť pracovný bod tohto obvodu, čc· znamená, že pracovnú oblast diferenciálneho zosilňovača je možné orientoval okolo nuly alebo 1'ubovol'ne zvolenej hodnoty operačnej jednotky diferenciálneho zosilňovača. Ten istý účinok sa dosiahne aj pri zavedení nulovacieho odporu do neinvertujúceho vstupu diferenciálneho zosilňovača a v oboch prípadoch bez ohladu na jeho zisk.

Na priloženom obrázku je znázorněné příkladné prevedenie zapojenia podlá vynálezu, kde zdroj 1 konštantného napatia je cez pracovný odpor 2 připojený na invertujúci vstup prúdového zosilňovača 3, vstup a výstup prúdového zosilňovača 3 sú připojené na vstup A a B hlavnej diagonály piezorezistívneho tenzometrického mostíka 4 a jeho diferenciálně výstupy C a D sú připojené na diferenciálně vstupy diferenciálneho zosilňovača 5. Spfitnovfizbový odpor 8 diferenciálneho zosilňovača 5 je připojený z jeho výstupu na invertujúci vstup. Nulovací potenciometer 7 je připojený cez nulovací odpor 6 na invertujúci vstup diferenciálneho zosilňovača 5.

Předmětný vynález sa dá aplikovať rovnako pre piezorezistívne odporové mostíky, integrované piezorezistívne odpory ako aj tenzometrické odpory.

Výhodou zapojenia podl'a vynálezu je to, že například pre piezorezistívne tenzometrické odpory netřeba robit' nulovanie pomocou nízkých hodnót nulovacích potenciometrov, ale stačí iba přibližné vynulovanie a konečné nulovanie sa dá urobiť pomocou nulovacieho odporu hodnoty asi a 2 rády vyššej ako vnútorný odpor použitého mostíka ibez straty linearity převodu tlak—výstupné napfitie.

Ďalšou výhodou zapojenia podta vynálezu je aj to, že robi převod tenzometrického napatia na elektrické napfitie s najmenším možným počtom obvodových súčiastok.

Claims (1)

1. Zapojenie pre snímanie tlaku pomocou piezorezistívneho tenzometrického mostíka, ktorý obsahuje zdroj konštantného napatia, pracovný odpor, prúdový zosilňovač, piezorezistívny tenzometrický mostík a diferenciálny zosilňovač vyznačené tým, že výstup zdroja (lj konštantného napatia je cez pracovný odpor (2) připojený na invertujúci vstup prúdového zosilňovača (3) a zároveň na vstup (Aj hlavněj diagonály piezorezistívneho tenzometrického mostíka (4j, pričom výstup prúdového zosilňovača (3j je připojený na druhý vstup (Bj hlavněj diagonály tenzometrického mostíka (4), pričom výstup (Dj tohoto mostíka (4) je připojený na neinvertujúci vstup diferenciálneho zosilňovača (5) a výstup (Cj piezorezistívneho tenzometrického mostíka (4) je připojený na invertujúci vstup diferenciálneho zosilňovača (5), ktorý je zároveň cez najmenej jeden nulovací odpor (6) připojený na najmenej jeden nulovací potenciometer (7), pričom výstup (Ej diferenciálneho zosilňovača (5) je připojený cez spStnovfizobiný odpor (8) na jeho invertujúci vstup.