Термокомпенсация в тензомосте

stas_vlad · 23.04.2012, 21:24

Есть тензомост - два активных тензорезистора приклеены изнутри трубки (сталь 40х13), два пассивных на пластине внутри. Мост питается стабилизированным током 10 мА, выход подключен к инструментальному усилителю на AD623. Усилитель и стабилизатор работают стабильно. Но имеется проблема - при колебании температуры +/- 10 гр. Ц, мост разбалансируется на 0.5 мкВ. Устранима ли проблема если улучшить термоконтакт пластины с пассивными резисторами и трубки? Тензорезисторы проволочные 200 Ом. И как вообще это делается в промышленных образцах?

Scadauser · 23.04.2012, 23:58

В промышленных весах в состав тензометрического моста входит либо терморезистор, либо диод, а термокомпенсация делается программно. В процедуре калибровки на некоторые весы есть и термокалибровка, для этого нужен термошкаф. Делается по 2 точкам - +20 и +40 градусов. Хотя в других весах может быть и по другому. Это практически во всех балках торговых и прочих весов сделано.

Scadauser · 24.04.2012, 00:26

Есть ещё балки с кварцевыми датчиками, там 3 кварца, один из них - термочувствительный.

Alex9797 · 24.04.2012, 00:55

Недостаточно исходной информации.

1. Трубка воспринимает нагрузку на сжатие, изгиб или скручивание?
2. Как приклеены активные резисторы - вдоль трубки, поперек, или по диагонали?
3. Пластина с пассивными - из того же материала, что и трубка?
4. Как расположены в мосту пассивные и активные резисторы?
5. Насколько длительны были колебания температуры? И с какой скоростью происходили изменения температуры? Имеется в виду, могли ли при изменениях температуры возникать градиенты температур между местами расположения тензорезисторов? Или же температура менялась достаточно медленно, и оставалась на одном уровне столько времени, что можно было с уверенностью считать, что температура пластины с пассивными уже равна температуре трубки, и именно в этом состоянии фиксировался перекос моста на указанные 0,5мкВ?

Пятый вопрос получился длинноватый... Тем не менее, просьба - ответить на все перечисленные вопросы. И на незаданные тоже!

P.S. Вдогонку, еще два вопроса:

6. Указанным изменениям температуры подвергалась только трубка с тензорезисторами, или инструментальный усилитель тоже?
7. На основании чего утверждается, что "инструментальный усилитель работает стабильно"? Как, в каких условиях, и чем это определялось?

stas_vlad · 24.04.2012, 08:47

1. Трубка работает на сжатие.
2. Активные приклеены вдоль
3. Пластина с пассивными ТР изготовлялась из двух материалов стали 40Х13 и латуни - уход "0" был соизмерим, поэтому остановился пока на последнем варианте.
4. Второй по порядку

5. Градиент присутствовал, через определённое время отклонение несколько уменьшалось.

6. 7. Нагрев и охлаждение инструментального усилителя вносит незначительные колебания выходного напряжения, к тому же уход "0" контролировался для уверенности на измерительной диагонали моста.

Scadauser · 24.04.2012, 11:05

Может быть, найдёте что-нибудь полезное. Весы ВП "Масса-К"
PDF на все их весы на сайте Масса-К, к сожалению, вход по паролю для партнёров. У меня просто инструкция на эти весы завалялась. Датчик, правда, от других весов.

Alex9797 · 24.04.2012, 11:53

Спасибо за полные ответы.

Сообщение от stas_vlad

Устранима ли проблема если улучшить термоконтакт пластины с пассивными резисторами и трубки?

Нет, не устранима. Качество теплового контакта влияет только на динамические характеристики, при сравнительно быстрых изменениях температуры. Конечно, пластина будет запаздывать. Но если перекос моста сохраняется и при установившемся значении температуры, проблема останется. Да, если пластина и трубка изготовлены из разных материалов, у которых коэфф теплового расширения разный, то однозначно стабильности не получится. Но, даже если пластина и трубка изготовлены из абсолютно одинаковых материалов, все равно резисторы на пластине и на трубке будут в разных условиях. Будет сказываться фактор формы. У пластины размеры небольшие, сравнимы с размерами тензодатчиков, поэтому будет сильное влияние краевых эффектов. При изготовлении пластины она подвергается различным видам деформаций, в разных направлениях. Остаются остаточные напряжения, которые существенно влияют на распределение теплового расширения по площади пластины.
Попробуйте наклеить все четыре тензодатчика на одну пластину, в произвольных направлениях, и на любых сторонах - хоть на одной, хоть на обеих. Затем соедините все резисторы в мост, и сбалансируйте его при некоторой температуре. А потом нагрейте пластину на 10 градусов. В термостате, чтобы исключить градиенты. И вы очень удивитесь полученному результату. От балансировки и следа не останется.

Конечно, лучший вариант - если пассивные приклеить тоже внутри трубки, поперек (перпендикулярно активным). Но, даже в этом случае при изменениях температуры балансировка моста может нарушаться. Поэтому, если требуется высокая точность в диапазоне температур, придется или дополнять мост терморезисторами, или снять характеристики моста во всем диапазоне температур, и вносить коррекцию по ходу измерений. Уверен, что в этом изделии участвует и процессор. Вот для него это любимое занятие.

Falconist · 24.04.2012, 13:41

Кстати, а каким клеем тензорезисторы клеились-то? Дело в том, что моя первая жена (химик) еще в 80-х выполняла хозтему по выбору клеев для наклейки тензорезисторов от завода Антонова (я ей помогал - делал "разрывную машину" для проверки прочности склейки, потому и в курсе). Наименьшая временная и температурная текучесть была у циакринового.

stas_vlad · 24.04.2012, 13:48

Благодарю за столь развёрнутый ответ.

Alex9797 · 24.04.2012, 13:54

Текучесть клея легко обнаружить под статической нагрузкой, когда показания сначала соответствуют весу, а потом медленно плывут, в сторону уменьшения. А когда после этого нагрузку снять, то мост не возвращается к нулю, а остается довольно сильно перекошенным.