Измерение механических усилий различных элементов механизма

приборов, до сих пор построение электронной схемы преобразований их сигналов остаётся достаточно сложной задачей для конструктора. Тензорезисторы при деформации изменяют своё сопротивление, но это изменение очень мало по сравнению с сопротивлением самого тензорезистора и на диапазоне полной шкалы составляет всего 0,2%. Поэтому в весах и других приложениях, требующих мало-мальски точных показаний, используется мостовая схема подключения двух тензорезисторов. Плечи моста компенсируют свои собственные сопротивления, а разность напряжения усиливается и передаётся на АЦП. Разностное напряжение при этом очень маленькое, всего около 2мВ/В на всей шкале. Для достижения приличных результатов требуется отдельный прецизионный источник питания для мостовой схемы, очень качественный усилитель, очень точные резисторы и конденсаторы и высокоразрядный АЦП. Также важно, что нужна и очень грамотно сконструированная плата, такая как L 154 у которой легко накладываются всевозможные наводки, например от стоящих рядом логических схем. Практически от помех избавиться не удаётся, и их компенсируют путём многократного измерения, отбраковки заведомо ложных показаний и усреднения результата с помощью микропроцессора.

Для повышения точности и компенсации погрешностей от температуры и источника питания используются два тензорезистора включённых в мостовую схему. Затем сигнал подается (если это необходимо на усилитель) и АЦП. В результате получается цифровой код отображающий только величину деформации датчика с компенсированными температурными погрешностями. Для повышения точности  используются дополнительные  алгоритмы обработки сигналов с мостов, компенсирующие погрешности, вызванные температурными отклонениями.

Устройство специальное для измерения механических усилий

• Преобразование усилия на валках прокатных станов.
• Преобразователи силы устройства - тензорезисторные датчики типа RM.
• Применяется в системах измерения и автоматического регулирования прокатных станов металлургических заводов.
• Выход на ЭВМ.
• Технические характеристики:
• два канала преобразования усилия в выходной сигнал;
• номинальные сопротивления  R, Ом : 20, 50, 100, 200, 300, 500, 750, 1000, 1500, 2000, 2500;
• предельное допускаемое отклонение от номинального сопротивления,%  ±10…±20;
• интерфейс RS232/485;
• индикация и выдача выходного сигнала по каждому датчику, либо сумму и разность усилий на датчики;
• предел допускаемой основной погрешности преобразования усилия по каждому каналу: ±0,5 % номинального выходного сигнала;
• диапазон преобразования: от 10 до 100 % номинальной нагрузки датчика;
• предел допускаемой основной погрешности гальванического разделения: не более ±0,1% номинального выходного сигнала;
• вариация выходного сигнала: не более ±0,25 % номинального выходного сигнала;
• напряжение питания: -220 В, 50 Гц;
• потребляемая мощность, ВА: не более 20;
• степень защиты оболочек: преобразователя силы - IP 67, контроллера - IP 65;
• условия эксплуатации:
• преобразователя R от +0 °С до +70 °С;
• контроллера от-10 °С до+45 °С;
• длина кабеля от весов до контроллера, м - не более 200.

  -выбор первичного преобразователя

     Выбираем схему с двумя контролируемыми  резисторами

        Параметры резисторов R₁, R₃, R₄, выбирают равными параметрам тензорезистора, т.к в этом случае обеспечивается наибольшая чувствительность цепи и их равноценное влияние по мощности и погрешности.

R1=R2=R3=R4=R=100 Ом

      Условие равновесия мостовой цепи определяется по следующим