[go: up one dir, main page]

RU2036445C1 - Pressure converter - Google Patents

Pressure converter Download PDF

Info

Publication number
RU2036445C1
RU2036445C1 SU4480052A RU2036445C1 RU 2036445 C1 RU2036445 C1 RU 2036445C1 SU 4480052 A SU4480052 A SU 4480052A RU 2036445 C1 RU2036445 C1 RU 2036445C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
amplifier
strain
voltage
output
input
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.К. Куролес
Original Assignee
Машиностроительное конструкторское бюро "Радуга"
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 Машиностроительное конструкторское бюро "Радуга" filed Critical Машиностроительное конструкторское бюро "Радуга"
Priority to SU4480052 priority Critical patent/RU2036445C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2036445C1 publication Critical patent/RU2036445C1/en

Links

Landscapes

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

Abstract

FIELD: instrumentation engineering. SUBSTANCE: power supply source with positive feedback by voltage across strain-measuring bridge 1 is used for compensation of errors. Circuit of converter has instrumentation strain-measuring bridge 1, reference resistor 8, voltage divider 3, controlled voltage source 5 connected to input of divider 3 and to diagonal of power supply of strain-measuring bridge through reference resistor 8. Circuit is supplemented with differential amplifier 4, voltage amplifier 7 for power supply of strain-measuring bridge, voltage amplifier 2 of unbalance of strain-measuring bridge and subtracter 6. Inputs of amplifier 4 are linked to output of divider 3 and to diagonal of strain- measuring bridge. Output of amplifier 4 is connected to input of voltage source 5 manufactured in the form of adder. Gain factor of amplifier 4 is equal to

Description

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при разработке и использовании полупроводниковых датчиков давления с температурной компенсацией. The invention relates to instrumentation and can be used in the development and use of semiconductor pressure sensors with temperature compensation.

Известен полупроводниковый преобразователь давления, в котором осуществлена компенсация температурной погрешности тензопреобразователя при помощи дополнительного сигнала [1]
Наиболее близким к изобретению является преобразователь давления, содержащий мембрану из монокристаллического кремния, тензорезисторы, сформированные на мембране и соединенные в измерительный тензомост, а также управляемый источник напряжения, опорный резистор и делитель напряжения из двух резисторов. Выход управляемого источника напряжения подключен к входу делителя напряжения и через опорный резистор к диагонали питания измерительного тензомоста [2]
В известном преобразователе давления используется термостатирование при совмещении функций термочувствительного, тензочувствительного и нагревательного элемента. При этом тензомост может работать только при фиксированной температуре кристалла. По ряду причин в известном преобразователе давления сохраняются как аддитивная, так и мультипликативная погрешности.Known semiconductor pressure transducer, in which the compensation of the temperature error of the strain gauge using an additional signal [1]
Closest to the invention is a pressure transducer comprising a monocrystalline silicon membrane, strain gauges formed on the membrane and connected to a measuring strain gauge bridge, as well as a controlled voltage source, a reference resistor, and a voltage divider of two resistors. The output of the controlled voltage source is connected to the input of the voltage divider and through the reference resistor to the diagonal of the power supply of the measuring strain bridge [2]
In the known pressure transducer, thermostating is used when combining the functions of a heat-sensitive, strain-sensitive and heating element. In this case, the tensor bridge can only work at a fixed crystal temperature. For a number of reasons, both the additive and the multiplicative errors are stored in the known pressure transducer.

Целью изобретения является компенсация одновременно мультипликативной и аддитивной погрешностей. The aim of the invention is the compensation of both multiplicative and additive errors.

Для этого преобразователь давления снабжен дифференциальным усилителем, усилителем напряжения питания тензомоста, усилителем разбаланса тензомоста и блоком вычитания, причем управляемый источник напряжения выполнен в виде сумматора, первый вход которого подключен к введенному источнику опорного напряжения, входы дифференциального усилителя подключены соответственно к выходу делителя напряжения и к диагонали питания мостовой измерительной схемы, а его выход подключен к второму входу сумматора, выход усилителя напряжения питания тензомоста подключен к инверторному входу, а выход усилителя сигнала разбаланса тензомоста подключен к прямому входу блока вычитания, выход которого является выходом преобразователя давления, причем коэффициенты передачи усилителя Ку и дифференциального усилителя Кg выбраны из условий
Kу=

Figure 00000003
Kд= 1+ 2
Figure 00000004
, где Uyo, Uвхо напряжения на выходе усилителя разбаланса тензомоста и на входе тензомоста соответственно при нормальной температуре окружающей среды; ТКЧ температурный коэффициент тензочувствительности тензомоста; ТКС температурный коэффициент сопротивления тензомоста.To do this, the pressure transducer is equipped with a differential amplifier, a voltage bridge voltage amplifier, a tensor bridge unbalance amplifier and a subtraction unit, the controlled voltage source being made as an adder, the first input of which is connected to the input reference voltage source, the inputs of the differential amplifier are connected respectively to the output of the voltage divider and to the diagonal of the power supply of the bridge measuring circuit, and its output is connected to the second input of the adder, the output of the power supply amplifier t nzomosta connected to the inverter input and the amplifier output signal unbalance tenzomosta connected to the direct input of the subtractor, whose output is the output of the pressure transducer, the amplifier transfer coefficients K y and K g differential amplifier are selected from the conditions
K y =
Figure 00000003
K d = 1+ 2
Figure 00000004
where U yo , U is the voltage input at the output of the strain gage unbalance amplifier and at the input of the strain gage, respectively, at normal ambient temperature; TKH temperature coefficient of strain sensitivity of the strain gage; TKS temperature coefficient of resistance of the strain gage.

На чертеже представлена схема преобразователя давления. The drawing shows a diagram of a pressure transducer.

Преобразователь давления содержит измерительный кремниевый тензомодуль, выполненный в виде тензомоста 1, сформированного на мембране. The pressure transducer comprises a silicon measuring strain gauge module made in the form of a strain gauge bridge 1 formed on a membrane.

В схему устройства входят также усилитель 2 разбаланса тензомоста, делитель 3 напряжения из двух резисторов, дифференциальный усилитель 4, управляемый источник 5 напряжения питания, блок 6 вычитания, усилитель 7 напряжения питания тензомоста, опорный резистор 8 и источник опорного напряжения (не показан). The device circuit also includes a strain gage unbalance amplifier 2, a voltage divider 3 from two resistors, a differential amplifier 4, a controllable power supply source 5, a subtraction unit 6, a strain gage power amplifier 7, a reference resistor 8 and a reference voltage source (not shown).

Выход тензомоста 1 подключен к дифференциальному входу усилителя 2 разбаланса. Питание моста 1 осуществляется через опорный резистор 8 от управляемого источника 5 напряжения, выполненного в виде сумматора, выход которого подключен также к входу делителя 3 напряжения. Один вход источника (сумматора) 5 подключен к источнику опорного напряжения, а второй к выходу дифференциального усилителя 4, инверсный вход которого соединен с выходом делителя 3 напряжения, а прямой вход с входом диагонали питания тензомоста 1. Выходы усилителя 2 разбаланса и усилителя 7 напряжения питания подключены соответственно к прямому и инверсному входам блока 6 вычитания, выход которого является выходом всего устройства. Вход усилителя 7 подключен к диагонали питания тензомоста 1. The output of the strain gage 1 is connected to the differential input of the unbalance amplifier 2. The power supply of the bridge 1 is carried out through the reference resistor 8 from a controlled voltage source 5, made in the form of an adder, the output of which is also connected to the input of the voltage divider 3. One input of the source (adder) 5 is connected to the source of the reference voltage, and the second to the output of the differential amplifier 4, the inverse input of which is connected to the output of the voltage divider 3, and the direct input to the input of the power supply diagonal of the strain gauge bridge 1. The outputs of the unbalance amplifier 2 and amplifier 7 of the supply voltage connected respectively to the direct and inverse inputs of the subtraction unit 6, the output of which is the output of the entire device. The input of the amplifier 7 is connected to the diagonal of the power supply of the strain gage 1.

Коэффициент передачи дифференциального усилителя 4 равен Kд= 1+ 2

Figure 00000005
, а коэффициент передачи усилителя 7 напряжения питания равен Kу=
Figure 00000006
.The gain of the differential amplifier 4 is equal to K d = 1+ 2
Figure 00000005
, and the transfer coefficient of the amplifier 7 of the supply voltage is equal to K y =
Figure 00000006
.

При указанных коэффициентах передачи в схеме происходит компенсация как аддитивной, так и мультипликативной температурных погрешностей измерительного тензомоста 1, т.е. выходное напряжение устройства зависит лишь от измеряемого давления и не зависит от температуры. At the indicated transmission coefficients in the circuit, both the additive and the multiplicative temperature errors of the measuring tensor bridge 1 are compensated, i.e. The output voltage of the device depends only on the measured pressure and does not depend on temperature.

Благодаря тому, что отношение коэффициентов ТКЧ/ТКС остается линейным в более широком температурном диапазоне, чем отдельно каждый из упомянутых коэффициентов при рассмотренной схеме питания тензомоста 1, удается, используя линейные усилители 4 и 7, скомпенсировать температурные погрешности в более широком температурном диапазоне в сравнении со схемами, где используется питание тензомоста стабильным током либо стабильным напряжением. Due to the fact that the ratio of TFC / TCS coefficients remains linear in a wider temperature range than each of the mentioned coefficients separately, in the considered supply circuit of the strain gage 1, it is possible, using linear amplifiers 4 and 7, to compensate for temperature errors in a wider temperature range in comparison with circuits where tensor bridge power is used with a stable current or a stable voltage.

Claims (1)

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ, содержащий мембрану из монокристаллического кремния, тензорезисторы, сформированные на мембране и соединенные в измерительный тензомост, управляемый источник напряжения, опорный резистор, делитель напряжения из двух резисторов, причем выход управляемого источника напряжения подключен к входу делителя напряжения и через опорный резистор к диагонали питания измерительного тензомоста, отличающийся тем, что, с целью компенсации одновременно мультипликативной и аддитивной погрешностей, он снабжен дифференциальным усилителем, усилителем напряжения питания тензомоста, усилителем разбаланса тензомоста и блоком вычитания, причем управляемый источник напряжения выполнен в виде сумматора, первый вход которого подключен к введенному источнику опорного напряжения, входы дифференциального усилителя подключены соответственно к выходу делителя напряжения и к диагонали питания мостовой измерительной схемы, а его выход подключен к второму входу сумматора, выход усилителя напряжения питания тензомоста подключен к инверторному входу, а выход усилителя сигнала разбаланса тензомоста подключен к прямому входу блока вычитания, выход которого является выходом преобразователя давления, причем коэффициенты передачи усилителя Kу и дифференциального усилителя Kд выбраны из условий
Figure 00000007

Figure 00000008

где Uу о, Uв х о напряжения на выходе усилителя разбаланса тензомоста и на входе тензомоста соответственно при нормальной температуре окружающей среды;
ТКЧ температурный коэффициент тензочувствительности тензомоста;
ТКС температурный коэффициент сопротивления тензомоста.PRESSURE TRANSDUCER comprising a single-crystal silicon membrane, strain gauges formed on the membrane and connected to a measuring strain gauge, a controlled voltage source, a reference resistor, a voltage divider of two resistors, the output of a controlled voltage source connected to the input of the voltage divider and through the reference resistor to the power diagonal measuring tensor bridge, characterized in that, in order to compensate for simultaneously multiplicative and additive errors, it is equipped with a differential a voltage amplifier, a strain gage power supply amplifier, a strain gage unbalance amplifier and a subtraction unit, wherein the controlled voltage source is made in the form of an adder, the first input of which is connected to the input reference voltage source, the inputs of the differential amplifier are connected respectively to the output of the voltage divider and to the power diagonal of the bridge measuring circuit , and its output is connected to the second input of the adder, the output of the voltage bridge voltage amplifier is connected to the inverter input, and the output will amplify To tenzomosta unbalance signal is connected to the direct input of the subtractor, whose output is the output of the pressure transducer, the amplifier transfer coefficients K y and K d of the differential amplifier are selected from the conditions
Figure 00000007

Figure 00000008

where U у о , U в х о are the voltage at the output of the strain gage unbalance amplifier and at the input of the strain gage, respectively, at normal ambient temperature;
TKH temperature coefficient of strain sensitivity of the strain gage;
TKS temperature coefficient of resistance of the strain gage.
SU4480052 1988-05-31 1988-05-31 Pressure converter RU2036445C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4480052 RU2036445C1 (en) 1988-05-31 1988-05-31 Pressure converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4480052 RU2036445C1 (en) 1988-05-31 1988-05-31 Pressure converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2036445C1 true RU2036445C1 (en) 1995-05-27

Family

ID=21398139

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4480052 RU2036445C1 (en) 1988-05-31 1988-05-31 Pressure converter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2036445C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2165602C2 (en) * 1999-03-18 2001-04-20 Рябов Владимир Тимофеевич Semiconductor pressure transducer
RU2343589C1 (en) * 2007-07-25 2009-01-10 Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО "ТГТУ" Device for pressure measurement
RU2468334C1 (en) * 2011-05-23 2012-11-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Method of correction of results of measurement by strain gage bridge transducer with tool amplifier
RU2492439C1 (en) * 2012-04-23 2013-09-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" Pressure measurement device
RU2502970C1 (en) * 2012-09-21 2013-12-27 Владимир Кириллович Куролес Pressure converter
RU2531549C2 (en) * 2012-12-27 2014-10-20 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации High-temperature semiconductor pressure converter based on polysilicon-dielectric structure
RU2537517C1 (en) * 2013-07-03 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" Semiconductor pressure transducer

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Выгода Ю.А. и Пащенко В.В. Компенсация температурной погрешности тензопреобразователя при помощи дополнительного сигнала. - Измерительная техника, 1982, N 11, с.35. *
2. Авторское свидетельство СССР N 1520365, кл. G 01L 9/04, 1989. *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2165602C2 (en) * 1999-03-18 2001-04-20 Рябов Владимир Тимофеевич Semiconductor pressure transducer
RU2343589C1 (en) * 2007-07-25 2009-01-10 Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО "ТГТУ" Device for pressure measurement
RU2468334C1 (en) * 2011-05-23 2012-11-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Method of correction of results of measurement by strain gage bridge transducer with tool amplifier
RU2492439C1 (en) * 2012-04-23 2013-09-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" Pressure measurement device
RU2502970C1 (en) * 2012-09-21 2013-12-27 Владимир Кириллович Куролес Pressure converter
RU2502970C9 (en) * 2012-09-21 2014-02-27 Владимир Кириллович Куролес Pressure converter
RU2531549C2 (en) * 2012-12-27 2014-10-20 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации High-temperature semiconductor pressure converter based on polysilicon-dielectric structure
RU2537517C1 (en) * 2013-07-03 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" Semiconductor pressure transducer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5507171A (en) Electronic circuit for a transducer
KR940015465A (en) Weighing device
JPS645360B2 (en)
US5134885A (en) Circuit arrangement for measuring a mechanical deformation, in particular under the influence of a pressure
WO1988006719A1 (en) Transducer signal conditioner
US4142405A (en) Strain gauge arrangements
RU2036445C1 (en) Pressure converter
US4528499A (en) Modified bridge circuit for measurement purposes
US6101883A (en) Semiconductor pressure sensor including a resistive element which compensates for the effects of temperature on a reference voltage and a pressure sensor
US4672853A (en) Apparatus and method for a pressure-sensitive device
JPS6427275A (en) Semiconductor pressure measuring apparatus
RU2037145C1 (en) Strain gauge for measuring pressure
RU2165602C2 (en) Semiconductor pressure transducer
JP2948958B2 (en) Transducer circuit
SU1087786A1 (en) Strain-gauge device
RU2039956C1 (en) Device converting physical parameters into electric signal
SU1610328A1 (en) Strain-measuring device
RU14080U1 (en) PRESSURE TRANSMITTER ELECTRONIC UNIT
Fischler et al. Self-compensating silicon load cell with an electronic converter
JPH0542610B2 (en)
KR19980084452A (en) Temperature compensation circuit of pressure sensor
RU2130620C1 (en) Method of correction of systematic error of instrument converter with modulating transducer
KR830001863B1 (en) Displacement transducer
KR920002020B1 (en) Auto error compensator method of measurement apparatus
RU1789892C (en) Pressure meter