Устройство для измерения усилий Советский патент 1984 года по МПК G01L1/22 

Изобретение относится к приборостроению, а именно к электроизмерительной технике, и может найти применение при измерении механических усилий и нагрузок на различные конструкции . По основному авт.св. № 572669 устройство для измерения усилий, содержащее тензометрический мост выход которого соединен через переключатель с демодулятором, генератор несущей частоты, подключенный к другому входу демодулятора, входу тензомоста и через выпрямитель к цифроаналоговому преобразователю, выходы которого подключены к первым входам нуль-органов, выходы нульорганов соединеньа с входами реверсивного счетчика, выход которого подключен к входам цифроаналогового преобразователя, а выход демодулятора соединен с вторыми входами нуль-органов, и блок управления. Периодическая коррекция аддитивной погрешности, обусловленнойдрейфом нуля электронных блоков, в из.вестном устройстве осуществляется. через определенные, заранее заданные промежутки времени (циклы коррекции по Сигналам,поступающим от блока управления. Однако известно, что основным фактором, влияющим на величину .дрейфа нудя электронных блоков, является изменение температуры окружающей среды, что в известном устрой стве приводит к появлению погрешнос- ти и уменьшает достоверность результатов измерения, так как в нем циклы коррекции не зависят от измерения этой температуры. . . . Цель изобретения - повышение дост верности, результатов измерения. Поставленная цель достигается тем что в устройстве для измерения усилий блок.управления вьтолнен в виде. последовательно соедин-е.нных датчика температуры, ключа, пикового детекто ра и компаратора, причем второй вход компаратора подключен к выходу датчи ка температуры, а выход компаратора к управляющим входам ключа и переклю чателя. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство состои.т из тензомоста 1,генератора 2 несущей частоты, демодулятора 3, выпрямителя 4, цифроаналогового преобразователя 5, пе реключатель 6, нуль-органов 7 и 8, реверсивного счетчика 9, регистра 10, сумматора 11 с регистратором 12 датчика 13 температуры, компаратора 14, ключа 15 и пикового детектора 1 Устройство работает следующим об разом. При воздействии измеряемого усилия тензорезисторы тензомоста 1 изменяют свое сопротивление вследств чего происходит разбаланс тензомоста 1 и на его выходе пойвляется напряжение несущей частоты, модулированное напряжением деформации. Это напряжение поступает через переключатель б, находящийся в положении А на демодулятор 3, в котором происходит выделение сигнала модулирующей частоты. Сигнал на выходе демодулятора 3, пропорциональный измеряемому усилию, поступает на первые входы нуль-органов 7 и 8. . i Пороги срабатывания нуль-органов 7 и 8 отличаются на один уройень квантования. Если напряжение с выхода демодулятора 3 увеличивается и достигает порога срабатывания нуль-органа 7, последний срабатывает и выдает импульс, который поступает на вход сложения реверсивного счетчика 9 импульсов и увеличивает на единицу записанное в нем число, а это приводит к увеличению на уровень квантования выходного напряжения.цифроаналогового преобразователя 5, подаваемого на вторые входы нуль-органов 7 и 8. Если же напряжение с выхода демодулятора 3 уменьшается и достигает порога срабатывания нуль-органа 8, последний срабатывает и выдает импульс, который поступает на вход вычитания реверсивного счетчика 9 импульсов и уменьшает на единицу записанное в нем число. Уменьшение на единицу числа в реверсивном счетчике 9 импульсов приводит к уменьшению на уровень квантования выходного напряжения цифроаналогового преобразователя 5. В процессе измерения при достижении выходным напряжением L демодулятора 3 порога срабатывания нульорганов 7 и 8 имеет место равенство напряжений U, ( ицд - выходное напряжение цифроаналогового преобразователя 5). Напряжение 1 д„пропорционально текущему значению кода N, записанному в реверсивном счетчике 9 импульсов, и напряжению питания цифроаналогового преобразователя 5, т.е. ицдп K4.K,vNU выходное напряжение генератора 2 несущей частоты ; соответственно коэффициенты преобразования выпрямителя 4 и цифроаналогового преобразователя 5. Напряжение U на выходе демодулятора 3 для случая, например, из- менения усилий по схеме полного тенэомоста 1 будет равно и Kj соответственно коэффигде К,к циенты преобразования тенэомоста 1 и демодулятора 3 Н,лН - соответственнЬ значения активного сопротивления и приращения активного сопротивления тензорези сторов тензомоста 1, Подставив выражения (1) и (2) в равенство и. и„др, и выполнив необхо димые преобразования, получим выражение для уравнения измерения устрой ства. и - КгтКзДК - из которого следует, что текущее зна чение кода N в реверсивном счетчике 9 импульсов, которое индицируется цифровым индикатором 12, в каждый мо мент времени оказывается пропорциональным измеряемо1иу усилию. Коррекция дрейфа нуля устройства осуществляется след тощим образом. После его включения перед началом ра боты срабатывает компаратор 14., кото рый устанавливает переключатель 6 в положение В , замыкает ключ 15 и устанавливает регистр 10 в нулевое состояние. В результате этого вход уст ройства оказывается заземленным и измеренные значения дрейфа нуля элек тронных блоков представляются из ре версивного счетчика 9 в регистр 10, где оно и хранится до следующего цик ла коррекции. Одновременно пиковым детектором 16 запоминается значение выходного напряжения датчика 13 температуры. После этого переключатель б снова устанавливается в положение А, аклю 15 размыкается. В дальнейшем в процессе работы устройства кодовое зНа.чение напряжения дрейфа нуля электронных блоков устройства подается в обратном коде сумматора 11/ где производится его вычитание из результатов измерения, чем обеспечивается исключение аддитивной погрешности, которая обусловлена дрейфом нуля электронных блоков устройства. При изменении температуры коружающей среды изменяется напряжение на выходе датчика 13 температуры, которое сравнивается компаратором 14с ранее запомненным (с помощью детектора 16) выходным напряжением датчика 13 температуры. Если напряжение с выхода датчика 13 температуЕЫ становится болыае, чем с выхода пикового детектора 16, срабатывает компаратор 14, в результате чего переключатель б устанавливается в положение В, замыкается ключ 15, а регистр 10 устанавливается в нулевое состояние. Вход устройства оказывается снова заземленным и .вновь измеренное устройством значение напряжения дрейфа нуля электронных блоков переписывается из реверсивного счеТчика 9 импульсов в регистр 10, где оно снова хранится до следующего цикла коррекции. Одновременно с помощью пикового детектора 16 запоминается новое значение выходного, напряжения датчика 13 температуры. После этого переключатель б устанавливается в положение А, ключ 15 размыкается и работа устройства повторяется. Таким Образом, в предлагаемом устройстве коррекция аддитивной погрешности, обусловленной напряжением дрейфа нуля электронных блоков, происходит при ;Изменении температуры окружакяцей среды. Это исключает возможность появления погрешности измерения между циклами коррекции, что повышает достоверность, результатов измерения.

УСТРОЙСТВб ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ- по авт.св. 572669, о т л и ч а ю щ е « е я тём, что, с целью повышения достовермости результатов измерения, в нем блок управления выполнен в виде последовательно соединенных датчика температуры, ключа, пикового детектора и компаратора, причем второй вход компаратора подключей к выходу датчика температуры, а выход компаратора - к управляющим входам ключа и переключателя. (Л С ф К1 со