Устройство для измерения усилий Советский патент 1988 года по МПК G01G19/28 F15B7/00 

(21)4152430/24-10

(22)26.11.86

(46) 23.06.88. Бюл. № 23

(71)Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС

(72)Н.Е.Захарченко, Н.В.Бонь, В.Г.Гулеватый и Н.П.Веклич (53) .531.781(088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР №369500, кл. G 01 R 15/08, 1970.

Авторское свидетельство СССР № 718721, кл. G 01 G 19/28, 1976.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ

(57) Изобретение относится к приборостроению. Цель изобретения - упрощение устройства и повьппение его надежности. Работа устройства основана на принципе компенсации измеряемого усилия усилиями компенсатора в отрицательной камере 22. В линии выхода измерителя 1 формируется давле- .ние, являющееся мерой измеряемого. усилия рабочего поддиапазона измере-.

W

с

00

&р

ния. Поддиапазоны измерения переключаются переключателем 14 в прямом и обратном направлениях. Импульсы элементов 36 и 37 формируют последовательно сигналы в линиях выхода цепо1

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в первичнык измерительных преобразователях, например в весоизмерителях.

Цель изобретения - упрощение устройства и повьшзение его надежности.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Устройство содержит измеритель 1, вход которого соединен с линией 2 измеряемого усилия, компенсационный вход - посредством нормально-замкнутого контакта 3 с входом компенсато- ipa 4 измеряемого усилия, который сое тоит из двух параллельно включенных повторителей 5 и 6 с положительнЕ 1Ми и отрицательными сдвигами, выходы которых соединены через нормально разомкнутые контакты 7 и 8, коммутато- ра 9, емкость 10 и повторитель 11 с компенсационным входом измерителя 1. Давление питания к повторителю 11 подключено через постоянное сопротивление 12. Выход измерителя 1 соеди- нен с входами блока 13 индикаторов и переключателя 14 поддиапазонов измерения, выходы которого связаны с управляющими входами блока 13 индикаторов. Два дополнительные выхода переключателя 14 соединены с управлящими входами коммутатора 9 и посредством элемента ИЛИ 15 с управлй- Кйцим входом нормально замкнутого контакта 3. Измеритель I содержит пнев- матический сумматор 16, вклк)ченный с помощью постоянного сопротивления 17, усилителя 18 мощности и делителей 19 и 20, связанных с камерой 21 отрицательной обратной связи по схе- ме пневмоуоилит ля, измерительный вход которого соединен с входом измерителя 1, отрицательная камера 22 связана с компенсационным входом измрителя 1. Блок 13 индикаторов содер- жит четыре (по числу поддиапазонов) индикатора 23-26 .соответствующих шка

чек переключателя 14 и с помощью коммутатора 9 устанавливают компенсационное давление в отрицательной камере 22 сумматора 16, создающее компенсационное усилие. 1 ил.

27 - 30 поддиапазонов измерения. Вход блока 13 связан со стрелкой 31 пока- зьшающей, а управлякядие входы - с соответствующими индикаторами 23 - 26. Переключатель 14 поддиапазонов измерения содержит два элемента 32 и 33 сравнения, одни разнополярные входы которых соединены с выходами соответствующих задатчиков 34 и 35 давлений верхнего (0,1 МПа) и нижнего (0,02МПа уровней срабатьдаания, другие - с входом Переключателя 14. Выходы элементов 32 и 33 сравнения, посредством соответствующих импульсаторов 36 и 37 с переменными сопротивлениями 38 и 39 связаны с дополнительными выходами переключателя 14 и одними входами элементов И параллельно включенных цепочек переключения, число которых равно количеству поддиапазонов измерения. Каждая цепочка, кроме первой, содержит по два элемента И - 40 и 41, 42 и 43, 44 и 45 и по одному элементу 46 и 47 или 48 памяти. Каждая цепочка, кроме последней, включает в себя по одному элементу ЗАПРЕТ 49 и 50 или 51 и одному размыкателю 52 - 54, связанному выходом посредством емкостей 55 - 57 с другим входом элемента И 40 или 42 своей цепочки и другим входом элемента И 4.1 и 43 или 45 последующей цепочки. Выходь первых элементов И 40, 42 и 44 соединены с управляющими входами Стирание соответствующих элементов 46 - 48 памяти, а выходы вторых элементов И 41, 43 и 45 связаны с входами Запоминание соответствующих элементов 46 - 48 памяти, выходы которых подключень к входам элементов ЗАПРЕТ 50 или 51 своих цепочек и управляющим входам элементов ЗАПРЕТ 49 - 51 предьздущих цепочек. Вход элемента ЗАПРЕТ 49 первой цепочки связан с линией питания воздухом. Выходы элементов ЗАПРЕТ.49 - 51, являющиеся

вьпсодами цепочек и переключателя 14, связаны с входами соответствующих размыкателей 52 - 54, управляющие входы которых посредством элемента ИЛИ 58 подключены к выходам импульса- торов 36 и 37, Выход последней цепочки и переключателя 14 соединен с выходом элемента 48 памяти и другим входом первого элемента И 44 последней четвертой цепочки.

Устройство работает следующим образом.

Работа устройства основана на

10

ствЕнно sP, 2ЛРиЗ ДРв от цательной камере 22 сумматора 1

Переключение поддиапазонов и рения производится переключател в прямом и обратном направления реключение в прямом направлении первого до четвертого поддиапаз происходит при

РВЫХ о, 1 Ша

и возникшем в связи с этим импул установленной длительности на вы элемента 36. Переключение в обр направлении (от четвертого до пе

принципе компенсации измеряемого уси-15-го поддиапазона) происходит при

ЛИЯ усилиями компенсатора в отрицательной камере 22 и выхода измерителя 1 через делители 19 и 20 в камере 21 отрицательной обратной связи, В линии выхода измерителя 1 формируется давление Р, являющееся мерой измеряемого усилия рабочего поддиапазона измерения. Р

БЫХ

0,02 МПа

20

где F

F.

K(F - F,),

в„ 0,1 МПа,

ВЫХ

0,02 МПа Р

измеряемое усилие в линии 2; компенсационное усилие в отрицательной камере 22 сумматора 16;

и реализуется импульсом элемента 37 переключателя 14. Импульсы элементов 36 и 37 формируют последовательно сигналы в линиях выхода цепочек пег реключателя 14 и с помощью коммутатора 9 устанавливают компенсационное давление Р в отрицательной камере 22 сумматора 16, создающее компенсацион- 25 ное усилие F. Во время установления компенсационного давления Р импульс

К ВЫК

с выхода одного из элементов 36 или 37 контактом 3 отключает камеру 22 от входа компенсатора 4 и соединяет коэффициент усиления пневмо- ЗО его выход с камерой 22 коммутатором усилителя, устанавливаемый 9, а в переключателе 14 отключается

связь линии выхода цеПочек с другими входами всех элементов И 40 - 45, при этом сигнал выхода одной из цепочек запирается в другом входе первого элемента И 40 или 42 своей цепочки посредством емкости 56 или 57 и в другом входе второго элемента 41 и 43 или 45 последующей цепоч- ки посредством емкости 55, 56 или 57.

При работе устройства на первом поддиапазоне измерения (, uF , Р 0) дискретный сигнал 1

переменным сопротивлением 20.

Диапазон измеряемого усилия F разбивают на п одинаковых поддиапазонов измерения, каждый усилием uF

Рма.с П- 5 v (ш-1 ) F,

где m - номер рабочего поддиапазона

измерения. Таким образом

35

K-f,

- (m-l) UF

О и f -e Л F.

Пневмоусилитель настраивают переменным сопротивлением 20 так, чтобы при

40

в линии выхода первой цепочки зажигает индикатор 23 шкалы 27 первого поддиапазона измерения. Показания стрелки 31 отсчитьгоаются по шкале 27, При переходе на второй поддиапазон (т 2, Д F 6 F 6 2 Л F) импульс выхода элемента 36 формирует сигнал на выходе элемента И 41, который в свою очередь устанавливает сигнал с запоминанием на выходе элемента 46 памяти. Исчезает сигнал в линии вы- gg хода элемента ЗАПРЕТ 49 первой цепочки (гасится индикатор 23) и возникает сигнал в линии выхода элемента ЗАПРЕТ 50 второй цепочки, загорается индикатор 24 шкалы 28 второго

f О, f uF,

Boix BclX

0,02 МПа; О,1 МПа.

На выходе повторителей 5 и 6 устанавливают положительный (+йР) и отрицательный (-UP) сдвиги давлений, создающие в камере 22 усилия &F или -AF. Шкалы 27 - 30 четырех поддиапазонов измерения размечены следующим образом:

27- О - ЛР;

28 uF - 2 UF; 29-2 vF - 3 uF;

шкала

30-3 UF - F

мслхс

Усилия F, 2uF, 3uF формируются кемпенсационными давлениями соответ

ствЕнно sP, 2ЛРиЗ ДРв отрицательной камере 22 сумматора 16.

Переключение поддиапазонов измерения производится переключателем 14 в прямом и обратном направлениях. Переключение в прямом направлении (от первого до четвертого поддиапазона) происходит при

РВЫХ о, 1 Ша

и возникшем в связи с этим импульсе установленной длительности на выходе элемента 36. Переключение в обратном направлении (от четвертого до первоБЫХ

0,02 МПа

и реализуется импульсом элемента 37 переключателя 14. Импульсы элементов 36 и 37 формируют последовательно сигналы в линиях выхода цепочек пег реключателя 14 и с помощью коммутатора 9 устанавливают компенсационное давление Р в отрицательной камере 22 сумматора 16, создающее компенсацион- ное усилие F. Во время установления компенсационного давления Р импульс

в линии выхода первой цепочки зажигает индикатор 23 шкалы 27 первого поддиапазона измерения. Показания стрелки 31 отсчитьгоаются по шкале 27, При переходе на второй поддиапазон (т 2, Д F 6 F 6 2 Л F) импульс выхода элемента 36 формирует сигнал на выходе элемента И 41, который в свою очередь устанавливает сигнал с запоминанием на выходе элемента 46 памяти. Исчезает сигнал в линии вы- хода элемента ЗАПРЕТ 49 первой цепочки (гасится индикатор 23) и возникает сигнал в линии выхода элемента ЗАПРЕТ 50 второй цепочки, загорается индикатор 24 шкалы 28 второго

поддиапазона измерения. Одновременно давление лР выхода повторителя 6 с положительным сдвигом через замкнутый импульсом элемента 36 контакт 7 устанавливается в отрицательной камере 22 сумматора 16. Компенсационное давление Р АР давление Pg опускается до нижнего уровня, исчезает импульс элемента 36, стрелка 31 опускается до нижних значений шкал 27 - 30 и показывает давления, которые следует считывать по шкале 28 второго поддиапазона. Переход на третий поддиапазон (, AF) сопровождается формированием импульсом элемента 36 сигнала на выходе элемента И 43, который устанавливает на выходе элемента 47 команду с запоминанием, устраняющую сигнал в линии выхода элемента ЗАПРЕТ 50 второй цепочки (гасится индикатор 24) и формирующую его в линии выхода третьей цепочки сигналом элемента ЗАПРЕТ 51. Загорается индикатор 25 шкалы 29 третьего поддиапазона. Одновременно давление 2 й:р выхода повторителя 4 через замкнутьй импульсом контакт 7 устанавливается в отрицательной камере 22 сумматора 16. Компенсационное давление Р становится равным :2 UP, давление опускается до нижнего уровня, исчезает импульс элемента 36, стрелка 31 опускается до нижних значений шкал 27 - 30 и показания ее следует считьшать по шкале 29 третьего поддиапазона измерения. Таким же образом происходит переключение на четвертый поддиапазон (т 4, 3 Д F Её F). Сигнал выхода элемента -48 памяти и последнего поддиапазона, установленный командой выхода элемента И 45, устраняет сигнал выхода элемента ЗАПРЕТ 51 третьей цепочки (гасится индикатор 25) и зажигает индикатор 26 щкалы 30 четвертого поддиапазона. При этом компенсатор 4 устанавлив.ает Р, 3 Л р. Аналогично происходит обратное переключение шкал поддиапазонов измерения при Pgbix 0,02 Ша. Например, переключение с третьего поддиапазона на второй происходит так: импульс элемента 37 формирует сигнал на выходе элемента И 42, который устраняет команду выхода элемента 47 .памяти, в pe-v зультате чего исчезает сигнал в линии выхода элемента ЗАПРЕТ 51 третьей цепочки (гасится индикатор 25) и воз0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

никает в линии выхода элемента ЗАПРЕТ 50 второй цепочки, загорается индикатор 24 шкалы 28 второго поддиапазона измерения. Одновд)еменно давление Др выхода повторителя 5 с отрицательным сдвигом через замкнутый импульсом контакт 8 устанавливается в отрицательной камере 22 сумматора 16 и формирует там , равное др. Давление поднимается до верхнего уровня, исчезает импульс на выходе элемента 37, стрелка 31 поднимается до верхних значений шкал 27 - 30 и ее показания следует отсчитьшать по шкале 28 второго поддиапазона измерения. ,

Формула изобретение

Устройство для измерения усилий, содержащее измеритель в виде пневмо- усилителя, положительный вход которого связан с линией измеряемого усилия , компенсационный вход - с компенсатором усилия посредством коммутатора, а выход соединен со стрелкой блока индикаторов и входам переключателя поддиапазонов измерения, состоящим из цепочек переключения и двух элементов сравнения, одни раз- нополярные входы которых подключены к выходам задатчиков давлений верхнего и нижнего уровней срабатьшания, другие - с входом переключателя, выходы которого подключены к управляющим входам блока индикаторов, о т - личающееся тем, что, с целью упрощения устройства и увеличения его надежности, компенсатор усилия выполнен в виде двух параллельно включенных повторителей с положительным и отрицательным сдвигами, входы и выходы которых соединены с компенсационные входом измерителя; входы - посредством нормально замкнутого контакта, выходы - посредством двух нормально разомкнутых контактов коммутатора, емкости и повторителя, при этом в переключатель поддиапазонов измерения введены два им- пульсатора, связанных входами с выходами соответствующих элементов срав-- нения, а выходами - с входами цепочек переключения и двумя дополнительными выходами переключателя, соединенными с управляющими входами коммутатора и посредством элемента ИЛИ - с управляющим входом нормально замкнутого контакта.