Цифровое тензометрическое устройство Советский патент 1985 года по МПК G01G3/142 

11 Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования при динамических измерениях веса, усилий, деформаций и т.п. Известно цифровое устройство для тензометрирования динамических процессов, содержащее тензодатчики и следящий автокомпенсатор, включающий фазочувствительный нуль-орган, два выхода которого управляют реверсом счетчика, поразрядно связанного с декодируюпднм преобразователем, а тре тий подключен к входам анализаторов уровней, управляющих через комбинаци онную логическую схему весовым коэффициентом импульсов, поступающих на различные входы счетчика Л . Недостаток известного устройства заключается в низком быстродействии вследствие того, что за цикл преобра зования в счетчик поступает только один импульс. Наиболее близким к предлагаемому является цифровое тензометрическое устройство, содержащее тензодатчики и цифровой автокомпенсатор с фазочув ствительным нуль-органом, к входам которого подключены выходы тензодатчиков и декодирующего преобразователя, соединенных с генератором сигналов, а к выходу - вход схемы выборки и хранения, вход управления которой соединен с генератором сигналов, а выход подключен к входу анализатора уровней, реверсивный счетчик, поразрядно соединенньй с декодирующим пре образователем, и промежуточный число импульсный преобразователь, включающий два компаратора, выходы которых подключены к первым входам двух логи ческих элементов И, раздельно связан ных выходами со счетными входами реверсивного счетчика, формирователь пилообразного напряжения, выходы которого раздельно подключены к первым входам компараторов, и высокочастотный генератор, вход которого и вход формирователя пилообразных напряжений подключены к выходу генератора сигналов 12J . Однако данное устройство характе ризуется недостаточными скоростью измерений и перегрузочной способнос тью при широком динамическом диапазоне измеряемых сигналов, что ограничивает область его применения. 2 Цель изобретения - повышение быстродействия и перегрузочной способности устройства за счет дискретной адаптации его канала усиления и промежуточного число-импульсного преобразователя к величине сигнала разбаланса. . Поставленная цель, достигается тем, что в цифровое тензометрическое устройство, содержащее тензодатчик и цифровой автокомпенсатор с фазочувствительным нуль-органом, к входам которого подключены выходы тензодатчиков и декодирующего преобразователя, соединенньк с генератором сигналов, а к выходу - вход схемы выборки и хранения, вход управления которой соединен с генератором сигналов, а выход j подключен к входу анализатора уровней, реверсивный счетчик, поразрядно соединенный с декодируюпщм преобразователем, и промежуточный число-импульсн й преобразователь, включающий в себя два компаратора, выходы которых подключены к первым входам двух логических элементов И, раздельно связанных выходами со счетными входами реверсивного счетчика, формирователь пилообразного напряжения, выходы которого раздельно подключены к первым входам компараторов, и высокочастотный генератор, вход которого и вход формирователя пилообразного напряжения подключены к выходу генератора сигналов, введены управляемые усилитель и делитель частоты, причем вход управляемого усилителя соединен с выходом схемы выборки и хранения, а его выход - с вт-орыми входами компараторов, счетный вход управляемого делителя частоты подключен к выходу высокочастотного генератора, а его выход - к входам логических элементов И, управляющие входы управляемых усилителя и делителя частоты соединены с выходами анализатора уровней. I На чертеже представлена функциональная схема устройства. Устройство содержит генератор 1 сигналов, тензодатчики 2, цифровой автокомпенсатор, в состав которого входят фазочувствительный нуль-орган 3, схема 4 выборки и хранения, реверсивньш счетчик 5, декодирующий преобразователь 6 и анализатор 7 уровней, оценивающий величину напряжения на .выходе схемы А и состоящий, например, из ряда триггеров Шмитта 3 с различным порогами срабатывания и комбинационной логической схемы, вырабатьшающей выходные сигналы в зависимости от количества сработавших триггеров. В цифровой автокомпе сатор входит также промежуточный пр образователь усиленного сигнала вхо ного разбаланса в число-импульсный код, имеющий логические элементы И 8 и 9, высокочастотный генератор 10, генерирующий импульсы при наличии сигнала запуска на его входе, .формирователь 11 пилообразных напря жений, с выходов которого поступают разнополярные пилообразные напряжения на компараторы 12 и 13 для преобразования во временной интервал выходных сигналов недокомпенсации и перекомпенсации. Управляемый усилитель 14, с выхо да которого на входы компараторов 12 и 13 поступает усиленное напряже ние схемы 4, предназначен для изменения величины усиления выходного разбаланса, осуществляемого, например, путем коммутации ключами различных резисторов в цепи обратной связи усилителя (не показаны) по си налам, поступающим на его входы управления. ; С выхода генератора 10 импульсы высокой частоты поступают на счетны вход управляемого делителя 15 часто ты, предназначенного для адаптации промежуточного преобразователя. Коэффициент деления частоты этого делителя определяется комбинацией сиг налов на его управляющих входах, которые объединены с соответствующи ми выходами анализатора 7 и входами управления усилителя 14 так, чтобы произведение коэффициента усиления сигнала разбаланса на частоту импул сов заполнения, поступающих с делителя 15 на элементы И 8 и 9, бьшо постоянно при любом выходном состоя нии анализатора 7. Цифровое тензометрическое устройство работает следующим образом. Измеряемый сигнал с выходов тензодатчиков 2 и компенсирующее напряжение с выхода декодирующего преобразователя 6 поступают на фазочувствительный нуль-орган 3, на выходе которого выделяется напряжение, пропорциональное входному разбалансу. Вначале по сигналу управления выходное напряжение нуль-органа 3 за224поминается схемой 4. В зависимости от величины этого напряжения на выходе анализатора 7 формируется комбинация управляющих сигналов, которая устанавливает соответствукяцие коэффициенты усиления усилителя 14 и коэффициент деления частоты делителя 15. Затем на входы формирователя 11 и генератора 10 поступает сигнал запуска. С этого момента выходное напряжение схемы 4, усиленное усилителем 14, преобразуется в число-импульсный код. Временньй интервал, полученный в результате сравнения на компараторах 12 и 13 указанного напряжения с разнополярными пилообразными напряжениями, заполняется импульсами. Эти импульсы поступают с выхода делителя 15 через элемент И 8 на суммирующий вход счетчика 5 при недокомпенсации на входе автокомпенсатора, и через элемент И 9 - на вычитающий вход счетчика 5 при перекомпенсации. Количество импульсов пропорционально произведению частоты их следования на коэффициент деления делителя 15 и за счет калибровки крутизны пилообразных напряжений соответствует величине входного разбаланса. При незначительной величине разбаланса на входе компенсатора (например в 80 квантов декодирующего преобразователя, 6), на выходах анализатора 7 сформируется комбинация сигналов, которая, воздействуя на соответствующие входы усилителя 14 и делителя 15 частоты, установит максимальное значение усиления этого усилителя и минимальное значение частоты следования импульсов заполнения (максимальный коэффициент деления частоты делителя 15). В этом режиме разрешающая способность устройства максимальна, вследствие чего небольшой разбаланс компенсируется полностью за один такт. Значительный входной разбаланс (например, в 8000 квантов) в этом режиме не может быть скомпенсирован за малое количество тактов, поскольку он во много раз превышает напряжение, вызывающее насьш1ение усилителя 14. В устройстве осущестгляется дискетная адаптация его канала усиления утем уменьшения усиления усилителя 14 в соответствии с сигналами упран

ЦИФРОВОЕ ТЕИЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее тензодатчики и цифровой автокомпенсатор с фазочувствительным нуль-органом, к входам которого подключены выходы тензодатчиков и декодирующего преобразователя, соединенных с генератором сигналов, а к выходу - вход схемы выборки и хранения, вход управления которой соединен с генератором сигналов, а выход подключен к входу анализатора уровней, реверсивньш счетчик, поразрядно соединенный с декодирующим преобразователем, и промежуточный числоимпульсный преобразователь, включающий в себя два компаратора, выходы которых подключены к первым входам двух логических элементов И, раздельно связанных выходами со счетными входами реверсивного счетчика, формирователь пилообразного напряжения, выходы которого раздельно подключены к первым входам компараторов, и высокочастотный генератор, вход которого и вход формирователя пилообразного напряжения подключен к выходу генератора сигналов, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и перегрузочной способности за счет дискретной адаптации его канала усиления и промежуточного число -импульсного преобразователя к величине сигнала разбаланса, в него введены управляемые усилитель и делитель частоты, причем вход управляемого усилителя соединен с выходом схемы выборки и хранения, а его выход - с вторыми входами компараторов, счетный вход управляемого делителя частоты подключен к выходу высокочастотного генератора, а его выход - к входам логических элементов И, управляющие входы управляемых усилителя и делителя частоты соединены с выходами анализатора уровней.