Цифровой счетный тензометр Советский патент 1988 года по МПК G01B7/16 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования динамической нагруженности манипуляторов лесных машин.

Целью изобретения является повышение точности путем обеспечения записи коррелированных случайных процессов.

На фиг.1 изображена блок-схема тензометра; на фиг.2 - схема квантующего преобразователя; на фиг.З - схема формирователя адресного кода; на фиг.4 - кинематическая схема манипулятора.

Цифровой счетный тензометр содер- 1жит последовательно соеди1Генные питающий генератор 1, тензомост 2, усилитель 3, квантующий преобразователь 4 и регистратор 5; формирователь 6 адресного кода действующих напряже- 1НИЙ, вход которого соединен с выходом квантующего преобразователя 4; последовательно соединенные датчик 7 угла поворота стрелы и формирователь 8 адресного кода угла поворота стрелы, последовательно соединенные датчик 9 угла поворота рукояти и формирователь 10 адресного кода угла поворота рукояти; последовательно соединенные ком- мутатор 11, блок 12 обнуления, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 13, счетчик-сумматор 14, дешифратор 15, выход которого соединен с входом регистратора 5; последовательно сое- диненные тактовый генератор 16 и формирователь 17 рабочей диаграммы импульсов, выход которого соединен с входами формирователя 6 адресного кода действующих- напряжений и формиро- вателей 8, 10 адресного кода угла поворота стрелы и рукояти соответственно; блок 18 считывания информации, выход которого соединен с входом коммутатора 11; и счетчик 19 обнуления ОЗУ, выход которого соединен с входом блока 12 обнуления; выход формирователя 6 адресного кода действующих напряжений соединен с входом коммутатора 11, а выходы формирователя 17 рабочей диаграммы импульсов соединены с входом ОЗУ 13 и счетчика- сумматора 14.

Квантующий преобразователь 4 выполнен в виде операционных усилителей (ОУ) 20 - 36, делителя напряжения, состоящего из последовательно соединенных резисторов 37 - 55; ре5

j

5

0 5 0 5 0

5

зисторы 37, 55 являются переменными, а резисторы 38 - 54 имеют одинаковое сопротивление; инверсные входы операционных усилителей 20 - 36 соединены с входом квантующего преобразователя 4, неинверсные входы - с делителем напряжения, а выходы ОУ 20 - 36 - через резисторы 56-71 - с параллельно подключенными к ним стабилитронами 72 - 87.

Формирователи 6, 8, 10 адресного кода действующих напряжений, угла поворота стрелы и рукояти соответственно выполнены в виде параллельно

соединенных резисторов 88 - 95, селектора-мультиплексора 96, входы которого соединены с резисторами 88 - 95, двоичного счетчика 97, соединенного с адресными входами селектора-мультиплексора 96, логического элемента 2И-НЕ 9В, соединенного с входом двоичного счетчика 98; выход селектора- мультиплексора 96 соединен с входом логического элемента 2И-НЕ 98, второй вход которого соединен с выходом тактовот о генератора 16 (на фиг.З не показан),

Цифровой счетный тензометр работает следующим образом.

Напряжение или нагрузка, возникающие в исследуемой конструкции, преобразуется тензомостом 2 в электрические сигналы, которые усилив 1ются усилителем 3 и -поступают на квантующий преобразователь 4, который преобразует аналоговый сигнал в дискретный. Этот сигнал отображается на регистраторе 5 и одновременно поступает на формирователь 6 адресного кода действующих напряжений. В соответствии с положением датчика 7 угла поворота стрелы в формирователе 8 адресного кода стрелы формируется адресный код положения стрелы. В третьей ветв и в соответствии с положением датчика 9 угла поворота рукояти в формирователе 10 адресного кода рукояти формируется адресный код положения рукояти.

Сформированный в формирователях 6,8,10 адресньш код через коммутатор II и блок 12 обнуления ОЗУ, выполненный, например, на элементах 2H-Pffi, поступает на ОЗУ 13. Согласно адресному коду на выходе ОЗУ 13 появляется число, записанное в двоичном коде, которое попадает на счетчик-сумматор

14, выполненный, например, на двоично-десятичных реверсивных счетчиках, кмек11п,их установочные входы. На эти установочные входы и подается двоичный код, приходя1ций из ОЗУ 13, Этот код коротким импульсом предварительной записи перводится в состояние счетчика-сумматора 14, затем к этому состоянию прибавляется единица с помощью импульса прибавления единицы к состоянию ОЗУ. Теперь новый код коротким импульсом записьшается в ОЗУ 13 по тому же адресу. После этого заканчивается время действия длинного импульса формирования адресного кода и он переводит схему в первонача ь- ное состояние - готовность повторить весь цикл измерения. Повторяемость циклов измерения устанавливается с помощью тактового генератора 16. Тактовый генератор 16 позволяет производить 1,10, 100 и 1000 циклов измерений в секунду.

Формирователь 17 рабочей диаграммы импульсов може т быть выполнен на двоичных счетчиках, элементах 2И-НЕ и триггерах. Он формирует длинный импульс формирования адресного кода и короткие импульсы предварительной записи в счетчик состояния ОЗУ 13, импульс прибавления единицы к состоянию ОЗУ и импульс записи в ОЗУ нового состояния счетчика-сумматора 4. После прохождения коротких импульсов заканчивается время действия ддтннно- го импульса. Через блок 12 обнуления ОЗУ к ОЗУ 13 подключается счетчик 19 обнуления ОЗУ, который может быть выполнен, например, на двоичных счетчиках. Он производит очищение ОЗ 13, т.е., перебирая адреса ОЗУ, он записывает в

них логический О.

При считывании информации, записанной в ОЗУ 13, через коммутатор 11 и блок 12 обнуления ОЗУ подключается блок 18 считывания информации, выполненный на переключателях, с помощью которых формируется код дпйствующих напряжений, углов рукояти и углов стрелы. в соответствии с установленным кодом на выходе счетчика-сумматора 14, который при считывании информации y) не является сумматором, т.е. импульс прибавления единицы к состоянию ОЗУ не воспринимается, а происходит только перезапись состояния ОЗУ 13 в состояние счетчика-сумматора 1ч и это состояние через дешифратор 15 поступает на регистратор 5, на котором загорается цифра, показывающая количество импульсов, записанных в ОЗУ 13 по определенному адресу, установленному с помощью блока 18 считывания информации.

На фиг.4 изображена кинематичес0 кая схема манипулятора, где указаны углы ( (поворота стрелы) и |5 (поворота рукояти) , а также усилия Р, , Р,, , Р и напряжения S. воз гикающие в конструкции шнипулятора, которые

5 моясно записывать с помощью цифрового счетного тензометра.

Цифровой счетный тензометр производит обработку действующих напряжений методом случайных ординат с уче0 том углов oi и р в процессе эксперимента. Величину & t - частоту опроса- ьюжно изменять дискретно с помощью тактового генератора 16 ( 0,lj 0,01;. 0,-001 СЛ), а количество ннтер5 в алов разбиения ЛЯ максимальной амплитуды действ ппщих напряжений S равно 15.

При измерении цифровой счетный тензометр фиксирует в ОЗУ 13 коли0 честзо амплитуд а, попавших в определенный интервал дЗ в зависимости от углов ci и (в .

Работа квантующего преобразователя 4 ос уществляется следующим обg разом.

С помощью делителя напряжений задается порог срабатывания каждому ОУ 20 - 36 за СдЧет того, что сопротивления резисторов 38 - 54 равны,

0 равны и напряжения, падающие на них, т.е. происходит автоматическое деление опорного напряжения на определенные интервалы. С помощью переменных резисторов 37, 55 можно регулировать

5 пределы расширения этих интервалов, а с помощью резистора 46 - изменять нулевую точку, т.е. точку, относительно которой происходит изменение опорного напряжения. Все импульсные вхоg ды ОЗУ подключены к одному входу, на который подаетот аналоговый сигнал. Если на выходе ОУ - положительное напряжение, то с помощью стабилитрона- формируется логическая единица,

2 при отрицательном напряжении стабилитрон формирует логический нуль.

Формирователи 6,8,10 адресного кода работают следующим образом.

На вход логического элемента 2И-НЕ 98 постоянно поступают импульсы с частотой 256 кГц от тактового генератора 16. Элемент 2И-НЕ 93 может про- пускать их к входу С1 двоичного счетчика 97 или задерживать. Это зависит от того, что присутствует на ртором входе элемента 98 - логический О или 1 (1 - импульсы прохо- дят, О - не проходят). I

В исходном состоянии на втором входе элемента 2И-НЕ 98 присутствует логическая 1, т.е. импульсы прохо- дят к двоичному счетчику 97, но счетчик считает их только тогда, когда приходит длинный импульс, разрешающий счет двоичному счетчику 97. Счет продол):ается до тех пор, пока не сов- падет двоичньй код па адресных входах А, А , А „ селектора-мультиплексора 96 с положением датчика, т.е. кодом, присутствующим на входах ХО - Х7;при их совпадении на выходе селектора- мультиплексора 96 появляется логический О, который прекращает проход импульсов к двоичному счетчику 97 и последний останавливается, а на выходах формирователей 6, 8 и 10 присут- ствует двоичный адресный код, который соответствует определенному положению датчиков 2, 7, 9. После прекращения длинного импульса, разрешающего счет, происходит обнуление двоичного счетчика 97, т.е. с адресных выходов формирователей 6,8,10 сбрасывается адресный код, на выходе селектора-мультиплексора 96 появляется логическая 1 - формирователь готов к следую- щему циклу формирования адресного кода.

Формула изобретения

1. Цифровой счетный тензометр, содержащий последовательно соединенные питающий генератор, тензомост, усилитель, квантующий преобразователь и регистратор, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью повыще- ния точности за счет обеспечения записи коррелированных случайных процессов, он снабжен последовательно соединенными коммутатором, блоком обнуления, оперативным запоминающим устройством, счетчиком-сумматором и дешифратором, выход которого соединен с регистратором, последовательно

g10

g JQ 25 зо „

35

45

gQ gg

соединенными тактовым генератором рабочей диаграммы импульсов и формирователем ащресного кода действующих напряжений, последовательно соединенными датчиком угла поворота стрелы и формирователем адресного кода угла поворота стрелы, выход которого соединен с первым входом коммутатора, а второй его вход - с выходом формирователя рабочей диаграммы импульсов, последовательно соединенными датчиком угла поворота рукояти и формирователем адресного кода угла поворота рукояти, вькод которого соединен с вторым входом коммутатора, а второй его вход - с выходом формирователя рабочей диаграммы импульсов, блоком считывания информации, выход которого соединен с третьим входом коммутатора и счетчиком об- нуленип оперативного запоминающего устройства, выход которого соединен с вторым входом блока обнуления, второй выход формирователя/ рабочей диаграммы импульсов соединен с вторым входом счетчика-сумматора, третий выход - с вторым входом оперативного запоминающего устройства, выход счетчика-сумматора соединен с вторым входом оперативного запоминающего устройства, выход формирователя адресного кода действующих напряжений соединен с четвертым входом коммутатора, выход квантующего преобразователя соединен также с вторым входом формирователя адресного кода действующих напряжений.

2.Тензометр по п.1, отличающийся тем, что, квантующий преобразователь выполнен в виде шестнадцати параллельно соединенных между собой операционных усилителей, делителя напряжения, состоящего из последовательно соединенных резисторов, крайние из которых являются переменными, а остальные имеют одинаковое сопротивление, инверсные входы операционных усилителей соединены с входом-квантующего преобразователя, неинверсные входы - с делителем напряжения, а выходы операционных усилителей через резисторы с параллельно подключенными к ним стабилитронами соединены с выходом квантующего преобразователя.

3.Тензометр по п.1, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что формирователи

адресного кода действующих напряжений, угла поворота- стрелы и рукояти выполнены в виде восьми паралелльно соединенных резисторов, селектора- мультиплексора, входы которого соединены с резисторами, двоичного счетчика, соединенного с адресными входами селекторами-мультиплексора, логического элемента 2И-НЕ, соединенного с входом двоичного счетчика, выход селектора-мультиплексора соединен с входом логического элемента 2И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом тактового генератора.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования динамической нагруженности манипуляторов лесных машин. Целью изобретения является повышение точности за счет обеспечения записи коррелированных случайных процессов. Электрические сигналы усиливаются усилителем 3 и поступают затем на квантующий преобразователь 4, который дреобразует аналоговый сигнал в дискретный. Дискретный сигнал далее поступает на формирователи 6, 8 и 10 адресного кода действующих напряжений, угла по ворота стрелы и угла поворота рукояти соответственно. Адресный код через коммутатор П и блок 12 рбнуле- ния поступает на оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 13, где появляется число, записанное в двоичном коде. Двоичный код попадает далее на установочные входи счетчика- сумматора 14, где к нему прибавляется -единица, после чего новый код коротким импульсом записывается в ОЗУ 13 по тому же адресу. Заканчивается время действия длинного импульса формирования адресного кода, и он переводит схему в начальное состояние, Работа повторяющихся циклов измерения устанавливается с помощью тактового генератора 16. Тензометр фиксирует в ОЗУ 13 количество амплитуд а, попавпшх в определенный интервал и S в зависимости от углов об - поворота стрелы и р - поворота рукояти. 2 3.п. ф-лы. 4 ил.... о (Л Jliib М О со

7О

-с: -Vcf f

87