Многоканальное тензометрическое устройство Советский патент 1988 года по МПК G01B7/16 

f

СО 4ib

Is5

4

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к автоматическим многоканальным тензометри- ческйм устройствам, и может быть использовано при исследовании на мexaничecк пo прочность различных деталей и конструкций,

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства в процессе проведения прочностного эксперимента; заключающееся в реализации следующих функций: измерение температурного дрейфа измерительного тракта каждого канапа| смещение диапазона измерений каждого канала; ибменение чувствительности текзодат- чиков| подача на входы всех измерительных каналов единого эталонного сигнала без разрыва цепи рабочего сигнала (без отключения тензодатчи- : ков)о

На фиг, 1 представлена структурная электрическая схема устройства; на фиг г 2 - структурная электрическая схема управляемого источника питания тензодатчиков; на фиг,, 3 и 4 - соответственно структурные электрические схемы блока смещения диапазона измерений и блока управления, причем структурные электрические схемы блока смещения диапазона измерений и блока управления являются BaPHaHTai-ffl построения и не могут быть использованы самостоятельно.

Многоканальное тензометрическое устройство содержит тензодатчики 1 усилители 2д блок 3 смещения диапазона измеренийэ блок 4 управления, первый счетчик 5, буферные регистры б цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 7,, схемы 8 сравнения коммутатор 9j второй счетчик 10 и управляемый источник 11 питания тензодатчи- ков, при этом выходы тензодатчиков 1 соединены с входами усилителей 2, инвертирующие входы которьпс соедине- ны с выходами блока 3 смещения диапазона измерений, управляютш-ге входы которого подключены к управляющим вы- ходам блока 4 управления, первьш тактовый ВЫХОД; а также первые выходы записи и сброса которого подключены к счетном-у входу, входу предварительной установктл и входу сброса первого счетчика 5, выход переноса которого соединен с входом конца преобразования блока 4 управления5 а выходы первого счетчика 5 подключены к входам

5

0

5

0

5

буферных регистров 6 и входами ЦАП 7, выход которого соединен с вторыми входами схем 8 сравнения, первые входы которых подключены к выходам усилителей 2j а выходы схем 8 сравнения соединены с. входами блока 4 управления,, информационные входы которого являются информационными входами устройства, а адресные, входы блока 4 управления соединены с управляющими входами коммутатора 9, выходы которого являются информационными выходами устройства, а входы коммутатора 9 соединены с выходами буферных регистров 6, входы записи которых подключены к вторым управляющим выходам ка 4 управления, вторые входы которого являются командными входами устройства, а информационные вьгходы блока 4 управления соединены с входами первого 5s второго 10 счетчиков и информационными входами управляемого источника 11 питания тензодатчиков, средняя точка которого заземлена, а. шина отрицательного напряжения соединена с первыми вьшодами тензодатчиков 1э вторые выводы которых подключены к шине положительного напряжения управляемого источника 11 питания тензодатчиков, вторые информационные входы которого, совместно с информационными входами блока 3 смеще шя диапазона измерений подключены к выходам второго сч етчика 10,, входы сброса и предварительной установки itoToporo соединены с вторыми выходами сброса и записи блоки 4 управления, третьи аналогичные входы которого соединены с входом сброса, и счетным,входом блока 3 смещения диапазона измерений, уцравляю- щий выход которого является выходом Готовность устройства и соединен с первьм управляющим входом блока 4 управления и счетным входом второго счетчика 10, выход переноса которох о соединен с вторым управляющим входом блока 4 управления, четвертые выходы сброса записи, а также второй такто- вьм выход которого подключены к входам сброса, предварительной установки и счетному входу управляемого ис точника 11 питания тензодатчиков

Управляемый источник 11 питания тензодатчиков содержит второй ЦАП 12, третий счетчик 13, третий ЦАП 14, первый 15 и второй 16 операционнбге усилители, первый 17, второй 18, третий 19, четвертьй 20 и пятый 21 резисторы и источник 22 опорного напряжения, причем, входы второго ЦАП 12 являются первыми информйционными входами управляемого источника 11 питания тензодатчиков,, вторые информационные входы которого соединены с информационными входами третьего счетчика 13, вход сброса, счетный вход и вход предварительной установки которого являются соответственно входом сброса, счетным входом и входом предварительной установки управляемого источника 11 питания тензодатчиков, а выходы третьего счетчика 13 соединены с входами третьего , ЦАП 14, выход которого соединен с инвертирующими входами первого 15 и второго 16 операционных усилителей и выводом первого резистора 17, рой вывод которого соединен с общей шиной 23 Земли, а выход второго операционного усилителя 16 соединен с шиной отрицательного напряжения и первым выводом второго резистора 18, второй вывод которого соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя 16 и первым выводом третьего резистора 19, второй вывод которого соединен с выходом первого операционного усилителя 15, шиной положительного напряжения и первым выводом четвертого резистора 20, второй вывод которого соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя 15 и первым выводом пятого резистора 21, второй вывод .которого соединен с выходом второго ЦАП 12, вход опорного напряжения которого соединен с вхоДом опорного напряжения третьего ЦАП 16 и выходом источника 22 опорного напряжения

Блок 3 смещения диапазона измерений содержит четвертый счетчик 24, дешифратор 25, а также для каждого из каналов вторые буферные регистры 26, число которых для каждого канала равно числу ступеней чувствительности, и четвертые ЦДП 27, причем счетньй вход и вход сброса блока 3 смещения диапазона измерений являются аналогичными входами четвертого счетчика 24, выход переноса которого является управляющим выходом блока 3 смещения диапазона измерений, инфор- .мационные входы которого -являются входами дешифратора 25, каждый из выходов которого соединен с входом

342404

Выбор кристалла одноименных вторых буферных регистров 26 каждого из . каналов, входы записи вторых буфер- ных регистров 26 объединены поканаль- ::о и являются управляющими входами блока 3 смещения диапазона измерений, выходами которого являются выходы четвертых ЦАП 27. входы каждого из

0 которых подключены к объединенным поразрядно вьосодам вторых буферных регистров 26 соответствующего канала,, а входы всех вторых буферных регистров 26, объединенные поразрядно, подJ5 ключены к выходам четвертого счетчика 24,

Вторые буферные регистры 26 в каждом канале могут быть заменены блоком

ны быть подключены к выходам четвертого счетчика 24, а выходы блока памяти - к входам соответствующего ЦАП, При этом информационные входы блока 3 смещения диапазона и:&мерения н -ткно

подключить к адресным входам блока памяти, исключив из схемах дешифратор 25, а управляющий вход каждого канала (блока 3 смещения диапазона измерения) соединить с входом Запись чтение блока памяти этого же канала.

Блок 4 управления содержит дешифратор 28 команд, первый 29 и второй 30 триггеры,, элемент НЕ 31s первую схему ИЛИ 32, счетчик 33 циклов

контроля, перзьш ключ 34,, второй элемент НЕ 35, второй ключ 36, третий триггер 37, вторую cxeNr/ ИЛИ 38, четвертый 39 и пятый 40 триггеры, счетчик 41 управления выводом, третий 42, четвертый 43 и пятый 44 ключи, тактовый генератор 45, формирователи 46 импз льсов, шестые триггеры 47, шестые 48 и седьмые 49 ключи, причем входы дешифратора 28 команд являются командными входами блока 4 управления, а первьй выход деш1-1фрато- ра 28 соединен с входами установки в О первого 29 и второго 30 тригге ров, входом элемента НЕ 31 и вторым входом первой схемы 1-ШИ 32, первый вход и выход которой соответственно являются вторым управляющим входом и первым выходом сброса блока 4 уп

равления, первый, четвертьш и второй выходы записи которого соответственно являются вторым, третьим и четвертым выходами дешифратора 28 команд, одиннадцатьп выход которого соединен с входом установки в 1 второго

триггера 30, ннформз щоккый вход которого заземлен, а тактовый вход второго триггера 30 соединен с выходом перекоса счетчика.33 циклов контроля,, счетный вход которого является четвертьм тактовым выходом блока 4 управления и соединен с вьгходом первого ключа 345 второй ВХО,Е которого соединен с вькодом второ го триггв ра 30, а первый вход первого ключа 34 через второй элемент ЛЕ 35 соединен с выходом второго клича 36 и первым входом второй схемы RFIH 38, трэ тий вход которой соединен с входом установки в 1 четвертого триггера 39 и восьмьт выходом дешифратора 28 команд., девятьш вьжод которого соединен с вторьм входом второй схемы ИЛИ 38, выход которой соединен с входом згстановки в 1 пятого триггера 40J информационньш вход которого заземлен а тактовый вход пятого триггера 40 соединен с выходом, элемента НЕ 315 который является также вторым третьим и четвертьм вьпсодами сброса блока 4 управлен ля и соедине,н с входом сброса счетчика 33 циклов контроля, тактовым входом трет,ьего тригге- ра 37 и входом: сброса счетчика 41 управления выводом,, выходы которого являются а,и,ресными выходг ми б,пока 4 управления5 вход коь:да п}:,еобразования которого соединен с входом уста- - новки в 1 третьего триггера 37 и входом установки в О пятого триггера 40J выход которого соедннен с первым входом третьего к,г;юча 42,, выход которого является первым тактовым выходом блока 4 управленияз тактовый выход которого подключен к выходу четвертого кл,юча 43,, иерзьЕЙ вход которого соединен с выходом третьего триггера 37,, а выхо,д четгертого клю - ча 43 подключен также к счетному входу счетчика 41 управления вызодом, выход переноса которого соединен с входом установки в О третьего триггера 37, информационный зхо,,а которого заземлен,, и с вторьс ВХОДОЕ/, второго ключа 365 первьш вход которого соединен с Bbjxo,ao;v четвертого триггера 39,, вход установки в О которого соединен с десятьцч БЬГХОДО,М дешифратора команд 28,, седьмой выход которо:го соединен с входом з/становки 1 первого триггера 29, информа: шонпьн вхо которого заземпен,, а выход первого триггера 29 с ,оед,инен с вторым входом

0

пятого ключа 44 первый вход которого совместно с вторыми входами третьего 42 и четвертого 43 ключей подключен к выходу тактового .генератора 45, а выход пятого ключа 44 является третьим тактовым выходом блока 4 управления, первый управляющий вход которого подключен к тактовому входу первого триггера 29, а входы блока 4 управления подключены к входам формирователей :гмпульсов 46, выходы которых подключены к входам установки в О шестых триггеров 47 и первым вхоg да.м седьмых ключей 49, вторые входы которых соединены с выходом пятого триггера 40, а выходы седьмьк ключей 49 являются вторыми управляющими ходами блока 4 управления, управляющие выходы которого являются выхода- -1и BocbMbix ключей 485 вторые входы которых соединены с выходами шестых триггеров 47, входы установки в 1 которых, объединенные вместе, подклю5 чены к шестому выходу дешифратора 28 команд, пятый выход которого соеди- нем с первыми входами восьмых ключей 48J третьи входы которых подключены к третьему тактовому выходу блока

0 4 управления, информа,ционные входы которого являются так же его информа- щ-юнн ыми выходами,

Управляемьй источник 11 питания тензсдатчиков работает следующим образом,

V .,

На первые информационные входы ,источника 11с. выходов второго счет чика Ю поступает информационное слово, величина которого задает выходное напряжение ЦАП 12, которое, в свою очередь9 опеределяет величину положительного напряжения питания тензодатчиков. Отрицательное напря- :жение питания тензодатчиков по абсо0

5

шютнои величине равно положительному |за счет того что второй операцион. |ный усилитель 16 совместно с вторым ;i8 и третьим 19 резисторами образуют инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления - 1 (R 18 R 19). В результате этого всякое изменение полойштельного напряжения питания тензодатчиков вызьшает равное по величине и ТЕрбтивоположное по знаку изменение отрицательного напряжения питания тензодатчико в. Таким образом при кулевом напряжении на выходе третьего ЦАП 14 выходные напряжения

управляемого источника 11 питания тенэодатчиков симметричны относительно общей шины. Величины этих напряжений задают ток через тензодатчики и, следовательно, определяют чувствительность последних.

Запись в третий счетчик 13 с вторых информационных входов управляемого источника 11 питания тензодатчи- ков информационного кода, отличного от кода 1000000000, вызывает появление на выходе ЦАП 14 соответствующего этому коду тока, который создает

20

на перЪом резисторе 17 падение напря- 15 ствукщие буферные регистры 26 к входам ЦАП 27, Например, при поступле - НИИ на информационные входы блока 3 смещения диапазона кода 0000000000 дешифратор 25 подключен буферные ре- гистры 26.1 ,1,,..26.П.1. Все остальные буферные регистры 26 выключены по выводу Выбор кристалла и никакого влияния на работу схемы не оказывают.

В процессе работы устройства из блока 4 управления на счатный вход счетчика 24 поступают тактовые импульсы, которые вызывают изменение его содержимого от нуля до максимального значения. По каждому тактовому импульсу при определенном состоянии выходов схем 8 сравнения на управляющие входы блока 3 смещения диапазона измерений из блока 4 управления посту- 35 пают импульсы, по которым осуществляется перезапись состояния выходов счетчика 24 в буферные регистры 26. Изменение содержимого буферных регистров 26 вызывает изменение уровня выходного напряжения ЦАП 27, которое смещает диапазон измерений входных усилителей.

При выборе другой ступени чувствительности блок 3 работает аналогично.

30

жения. Это напряжение, поступая на неинвертирующие входы первого 15 и второго 16 операционных усилителей, вызывает синфазный сдвиг напряжения питания тензодатчиков на величину, равную напряжению, создаваемому ЦАП 14. Следовательно, изменяя двоичный код , записанный в третий счетчик 13, можно осуществлять синфазный сдвиг питающих напряжений тензодатчи- 25 ков, причем величина сдвига определя- .ется значением двоичного кода. Третий счетчик 13 имеет два режима работы:

- режим параллельной записи, при котором коды, поступающие на вторые информа191онные входы управляемого источника 11 питания тензодатчиков, заносятся в третий счетчик 13 по импульсу, поступающему на вход предварительной установки управляемого источника 11 питания тензодатчиков;

- режим последовательного счета, при котором число, записанное в третий счетчик 13, равно числу импульсов, поступивпшх на счетный вход управляемого источника 11 питания тензодатчиков.

Первьй режим позволяет реализовать генерацию эталонного сигнала произвольной формы, параметры которого (амплитда,а, частота и т.д.) задаются кодами, поступающими на входы третьего счетчика 13.

Второй режим позволяет реализовать генерацию линейно нарастающего эталонного сигнала, частота которого определяется частотой импульсов, поступающих на счетный вход третьего счетчика 13.

Таким образом, управляемый источник 11 питания тензодатчиков позволяет осуществлять изменение напряжения питания датчиков, что позволяет из40

45

50

55

Блок 4 управления работает следующим образом.

На командные входы блока 4 управления, соединенные с входами дешифратора 28, поступают старшие разряды управлякщей микрокоманды. С поступлением кода команды на одном из выходов дешифратора 28 появляется отрицательный импульс, по которому блок 4 управления генерирует определенную последовательность управляющих сигналов. Коды команд, а также функции, выполняемые устройством при их поступлении, приведены в таблице.

34240 . 8

менять протекающий через них ток, а следовательно, и их чувствительность; синфазный сдвиг напряжения питания g тензодатчиков, который является эталонным сигналом, подаваемым на вход тензодатчиков.

Блок 3 смещения диапазона измерений работает следукнцим образом. 10 С выходов второго счетчика 10 устройства на входы дешифратора 25 поступает двоичный код, который в зависимости от выбранной ступени чувствительности подключает соответ

Блок 4 управления работает следующим образом.

На командные входы блока 4 управления, соединенные с входами дешифратора 28, поступают старшие разряды управлякщей микрокоманды. С поступлением кода команды на одном из выходов дешифратора 28 появляется отрицательный импульс, по которому блок 4 управления генерирует определенную последовательность управляющих сигнаов. Коды команд, а также функции, выполняемые устройством при их поступлении, приведены в таблице.

Режимы работы многоканального тензо метрического устройства:

бапансировка;

измерение;

контроль.

Режимы работы многокакапьного тензометрического устройства, а также необходимые для их осуществления подготовительные операции задаются управляющими микрокомандами (см таблицу), поступающими на командные и информационные входы устройства Структура управляющей микрокоманды имеет следующий вид: четыре старнгах разряда являются управляющими и подаются на командные входы блока 4 управления; а оставшиеся - информационными и подаются на информационные шины блока 4 управления : В режиме Балансировка устройство работает следующим образом.

Первая поступающая на информационные и командные входы блока 4 управ- ления команда Общий сброс (см« таблицу) э старшие разряды которой имеют вид 00005 осуществляет предварительную установку устройства. При этом на первом выходе депшфратора 28 команд появляется сигнал,, которьк устанавливает в О первый 29 н второй 30 триггеры И;, проходя через первый элемент НЕ 3 1„ устанавливает в О третий 37 и пятый 40 триггеры,. а также счетчик 33 циклов контроля и счетчик 41 управления вьшодом, Кроме того, с выхода элемента НЕ 31 сигнал сброса поступает на, второй третий и четвертьШ выходы сброса блока 4 управления, а с первого выхода дешифратора 28 комаьщ чзрез пер- вую схему ИЛИ 32 ср1гнал сброса поступает на первый выход сброса блока 4 управления. При этом ус-.анавливают- ся в О счетчики 10 24 13 и 5„ После выполнения команды Общий сброс устройство готово к работе в режиме Балансировка, которьй осуществляется следзгющим образом; по команде 2 при одновременной установке на информационных входах устройства кода 1000000000 последний переписывается в первый счетчик 5 импульсомэ поступающим на его вкод предварительной установки с второго вьгхода дешифратора 28 команд „ Это приводит к явлению нулевого напряжения на вьисо- де ЦАП 7, которое поступает на вторые входы схем 8 сравнения (так как ЦДЛ 7 биполярный),

По команде 3 с информационных

входов устройства в третий счетчик

13 записывается код 1000000000, который задает нулевое напряжение на выходе ЦАП 14. В этом случае синфазный сдвиг напряжений питания тензодатчи- O ков равен О, т.е. напряжения симметричны относительно общей шины,

После вьтолнения команды 3 подается команда 4 которая осуществляет запись с информационньгх входов уст- 5 ройства во второй счетчик 10 кода,

определяющего ступень чувствительности датчиков. Этот код поступает с выхода второго счетчика 10 на входы ЦАП 12 управляемого источника 11

0 питания тензодатчиков и определяет .;- величину напряжений питания тензодатчиков 1, Этот же код, поступая на информационные входы блока 3 смещения Диапазона измерений, при помощи

5 дешифратора 25 осуществляет выбор группы вторых буферных регистров 26, относящихся к данной ступени чувст вительности.

По команде 6 через дещифратор 28

0 команд осуществляется установка в состояние 1 шестых триггеров 47 блока 4 управления которая открывает щестые ключи 48 а

По команде 5 на пятом выходе де-

g гоифратора 28 команд блока 4 управления появляется отрицательный импульс, которьй,, пройдя- через шестые ключи 48, производит запись в выбранную ; группу вторых буферных регистров 26

0 нулевого кода с выходов четвертого счетчика 24. Этот код, поступая на входы ЦАП 27J вь зывает появление на их выходах напряжения, соответст- ву ощего отрицательной границе диапа45 зона измеряемого сигнала что вызывает смещение .выходных напряжений усилителей 2 в сторону отрицательного напряжения, т.е. на выходах усилителей 2 появляется отрицательное на0 пряжение,, величина которого в каждом. канале равна разности напряжений (поступающего с тензодатчика 1 и на-. пряжения, задаваемого соответствующим (ЦАП 27), умноженной на коэффиgg циент усиления усилителя 2,

Команда 7 вызьшает появление на седьмом выходе дещифратора 28 команд импульса, которой устанавливает в состояние 1 первый триггер 29, что

11

разрешает прохождение импульсов от тактового генератора 45 через пятый ключ 44 на счетный вход четвертого счетчика 24. Эти же импульсы через шестые ключи 48 поступают на управляющие входы блока 3 смещения диапазона измерений и осуществляют перезапись состояния выходов четвертого счетчика 24 в выбранную группу вто-- рых буферных регистров 26. При этом на выходах (ЦАП 27 формируется линейно нарастающее ступенчатое напряжение, величина которого определяет выходное напряжение усилителей 2. Поэтому выходное напряжение усилителей изменяется в сторону положительных значений, В момент равенства напряжения, поступающего с тензодат- чика 1, и напряжения, создаваемого ЦАП 27 данного канала, на выходе усилителя 2 этого канала имеется нулевое напряжение, которое, сравниваясь с нулевым напряжением, поступающим на схему 8 сравнения данного канала с выхода ЦАП 7, вызывает появление на его выходе логического перепада, который запускает соответствующий формирователь 46 импульсов, выходной импульс которого переводит в О соответствующий шестой триг

гер 47. Это запрещает прохождение тактовых импульсов на вход записи второго буферного регистра 26 данного канала, в результате чего в нем остается записанным цифровой код, пр котором выходное напряжение усилителя 2 данного канала равно .нулю. Таким образом, происходит смещение диапазона измерения усилителя 2 на величину, равную входному напряжению поступающему с тензодатчика 1, которое определяется величиной начально- го разброса сопротивлений тензорезис торов, входящих в него. Аналогичным образом происходит смещение измерительного диапазона всех остальных каналов.

При достижении четвертым счетчиком 24 максимального числа на управляющем вьпсоде блока 3 смещения диапазона измерений появляется сигнал Готовность, который поступая на первый управляющий вход блока 4 управления, устанавливает в О первый триггер 29, что запрещает прохождение тактовых импульсов на счет- ньй вход четвертого счетчика 24. Появление сигнала на выходе устройства

3424012

Готовность говорит о возможности вьшолнения устройством последующих команд. Таким образом, выполняется смещение диапазона измерений для одной ступени чувствительности. Для проведения аналогичной процедуры для следующей ступени чувствительности необходимо снова повторить Q следующие операции:

-передачей команды 4 и соответствующего информационного кода задать очередную ступень чувствительности;

-передачей команды 6 установить 15 в 1 щестые триггеры 47;

-передачей команды 5 записать нулевой код с выходов четвертого счетчика 24 во вновь выбранные вторые буферные регистры 26;

20 - передачей команды 7 разрешить поступление тактовых импульсов на счетньп вход четвертого счетчика 24, начав новый цикл смещения диапазона измерений для всех каналов.

25 Смещение диапазона измерений выполняется для всех ступеней чувствительности, зключая и нулевую. При нулевой ступени чувствительности (код на выходах второго счетчика 10 30 0000000000) выходные напряжения питания управляемого источника 11 питания тензодатчиков равны нулю. При этом код, получаемый для нулевой ступени чувствительности в регистрах

.,g 26. 1. 1-26.П. 1, является цифровым эквивалентом суммарного напряжения смещения измерительного тракта данного канала (смещения управляемого источника 11 питания тензодатчиков,

40 измерительного усилителя 2, схемы 8 сравнения, ЦАП 7 и 27).

После вьтолнения смещения диапазона измерений по всем ступеням чувствительности устройство готово к

45 работе в режиме Измерение и Контроль.

Режим Измерение подразделяется на режимы: Измерение многократно и Измерение однократно.

ДЛя выполнения режима Измерение

многократно необходимо, передачей команды 4 и соответствующего информа- ционного кода выбрать нужную ступень чувствительности; передачей команды 2 и информационного кода 0000000000 установить первьй счетчик 5 в нулевое состояние. При этом на выходе ЦАП 7 устанавливается максимальное

13

отрицательное напряжение;, передаче команды

перевести устройство в режим Измерение многократно.

При этом на восьмом выходе дешифратора 28 команд появляется импульс s который через вторую схему 38 ИЛИ устанавливает пятьш триггер 40 в состояние 1, Этот же импуль

14

выи выход устройства, синхронизируют выводимую информацию. После подключения последнего буферного регистра 6 на выходе переноса счетчика 41 управления выводом появляется сигнал окончания вывода, который сбрасывает третий триггер 37 и, пройдя через второй ключ 36 и вторую схему ИЛИ 38,

Изобретение относится к области измерительной техники и позволяет при использовании ЭВМ организовать автоматизирбванную систему сбора тензоинформации с автоматическим контролем и коррекцией параметров. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет реализации следующих функций: измерение температурного дрейфа измерительного, тракта каждого канала, смещение диапазона измерений кажд8го канала, изменение чувствительности тензодатчи- .ков, подача на входы всех измерительных каналов единого эталонного сигнала без разрыва цепи рабочего сигнала (без отключения тензодатчиков). 1 3.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

устанавливает в состояние 1 четвер- Ю устанавливает пятый триггер 40 в

тый триггер 39. Единичное состояние пятого триггера 40 разрешает прохождение импульсов с выхода тактового генератора 45 через третий кхгюч 42 на счетный вход первого счетчика 5, что приводит к появлению на выходе ЦАП 7 линейно нарастающего ступенчатого напряжения, каждая ступень которого является аналоговым эквивапен- том цифрового кода, записанного в первьш счетчик 5„ Это напряжение в каждом такте сравнивается с выходны- ми сигналами: усилителей 2,, В момент сравнения выходного напряжения усисостояние 1 , что вызывает повторение цикла измерения. Такая работа происходит до тех пор, пока ;Не поступит, команда 10 Останов, По этой коман15 де происходит установка в О четвертого триггера 39 и прерывается рабо та устройства в режиме Измерение многократно

Режим Измерение однократно осу20 Ществляется подачей команды 9, по которой происходит уст ановка в состояние 1 через вторую схему ИЛИ 38 пятого триггера 40, Однако в отличие

от режима Измерение многократно лителя 2 одного из каналов с напряже- 25 четвертый триггер 39 остается в со- нием на выходе ЦАП 7 соответствующая стоянии О. Поэтому посла окончания

одного гщкла измерения ,и вывода импульс окончания вывода не проходит через второй ключ 36 и не осуществля- 30 ет повторньй запуск устройства. В остальном работа стройства в режиме Измерение однократно не отличается от работы в режиме Измерение многосхема 8 сравнения вырабатьшает логический перепад, который запускает формирователь 46 импульсов данного канала импульсом с выхода которого через седьмые ключи 49 производится перезапись цифрового кода первого счетчика 5 в буферньй регистр 6 данного канала. Аналогичным образом происходит преобразование в цифровой код сигналов, поступающих с выходов iусилителей 2 остальных каналов. По. достижении первым счетчиком 5 макси- iмально возможного значения кода в буферных регистрах 6 для всех кана- |лов оказываются записанны11Ш цифровые I эквиваленты измеряемых сигналов, а iна выходе переноса первого счетчика i5 появляется сигнал Конец преобразования, который сбрасывает в О пятый триггер 40 блока 4 управления и устанавливает в состояние 1 третий триггер 37, что соответственно запрещает поступление тактовых импульсов на первый счетчик 5 и разрешает прохождение тактовых шугпульсов через четвертый ключ 43 на счетный вход счетчика 41 управления выводом и тактовый выход устройства/ Выходные коды счетчика 41 управления выводом через коммутатор 9 обеспечивают поочередное подключение вьи:одов буферных регистров б к выходам устройства. Импульсы, поступающие на тактократно .

35

В процессе проведения измерений

часто возннк.ает необходимость расширения динамического диапазона измерений. Устройство позволяет реализо40 вать это двумя путями, первый из которых заключается в том, что при достижении верхней границы динамического диапазона измерений в устройство передается команда 10 Останов,

45 результаты последнего измерения фиксируются с помощью внешнего устройства (ЭВМ и т-.д.) и выполняется цикл смещения диапазона, измерений для этой же ступени чувствительности (как и в

gg режиме Балансировка) . В результате, этого на выходах измерительных усилителей вновь устанавливается нулевое напряжение и процесс проведения измерений может быть продолжен. При

gg этом для получения правильных результатов вновь полученные значения необходимо поканально суммировать со значениями, зафиксированными ранее внешним устройством.

состояние 1 , что вызывает повторение цикла измерения. Такая работа происходит до тех пор, пока ;Не поступит, команда 10 Останов, По этой команде происходит установка в О четвертого триггера 39 и прерывается рабо та устройства в режиме Измерение многократно

Режим Измерение однократно осуЩествляется подачей команды 9, по которой происходит уст ановка в состояние 1 через вторую схему ИЛИ 38 пятого триггера 40, Однако в отличие

ратно .

В процессе проведения измерений

часто возннк.ает необходимость расширения динамического диапазона измерений. Устройство позволяет реализовать это двумя путями, первый из которых заключается в том, что при достижении верхней границы динамического диапазона измерений в устройство передается команда 10 Останов,

результаты последнего измерения фиксируются с помощью внешнего устройства (ЭВМ и т-.д.) и выполняется цикл смещения диапазона, измерений для этой же ступени чувствительности (как и в

режиме Балансировка) . В результате, этого на выходах измерительных усилителей вновь устанавливается нулевое напряжение и процесс проведения измерений может быть продолжен. При

этом для получения правильных результатов вновь полученные значения необходимо поканально суммировать со значениями, зафиксированными ранее внешним устройством.

Такое расширение динамического диапазона возможно из-за того, что в устройстве величина, на которую может быть смещен диапазон измерения в несколько раз превьпиает диапазон измерения устройства.

Режим работы Контроль вьшолняет ся совместно с режимом Измерение. Имеется возможность осуществления двух видов режима Контроль,

Если устройство находилось в режиме Измерение многократно, то для перевода в режим Контроль автоматический подается команда 10 Осуа- нов, затем команда 11, по которой на одиннадцатом выходе дешифратора 28 команд появляется импульс, устанавливающий второй триггер 30 в со- стдяние 1, что разрешает прохожде- кие через первый ключ 34 на счетный вход счетчика 33 циклов контроля импульсов окончания вывода, поступающих с выхода второго ключа 36 через второй элемент НЕ 35, После зтого передается команда 8 Измерение многократно. После выполнения одного цикда измерение - вывод импульс окончания вьшода увеличивает на единицу содержимое счетчика 33 циклов контро ля и через четвертьй тактовый выход блока 4 управления поступает на счетный вход третьего счетчика 13, также увеличивая на единицу его содержимое В результате этого выходные напряже- ния управляемого источника 11 питания тензодатчиков смещаются на величину, равную аналоговому эквиваленту единицы младшего разряда третьего счетчика 13 (работа управляемого ис- точника 11 питания тензодатчиков). При этом разность 2.{ежду положительным и отрицательным напряжениями питания тензодатчиков 1 не изменяется и поэтому выходные напряжения тен- зодатчиков 1 всех измерительных каналов изменяется на величину синфазного сдвига. Вследствие этого цифровые коды, полученные в результате следующего измерения, изменяются на едини- цу (если цены деления единиц младших разрядов ЦАП 7 и 14 равны). Данный процесс продолжается до тех пор, пока на выходе счетчика 33 циклов контроля не появится сигнал перено- са. Который установит второй триггер 30 в состояние О, При этом в третьем счетчике 13 :записано то число, которое находилось в нем до начала

выполнения режима Контроль, т.е. 1000000000 (так как объемы счета счетчиков 13 и 33 равны, а числа, хранящиеся в них до начала режима Контроль, соответственно равны 1000000000 и 0000000000), Таким образом, выполнив полный цикл контроля, устройство возвращается в исход ное состояние. При этом могут иметь место следующие две ситуации.

е проведения прочностных испытаний

ки т.

на ст ко та ще ки зу мо от пр ав вс хо по ти м

то необходимо;:

-передать команду Ю Останов ;

-передать команду 4 с одновременным выставлением на информационных входах устройства кода , что задает нулевую ступень чувстви- ,

тельности датчиков, при которой на- : пряжения питания тензодатчиков равны

0. В этом случае напряжения с выхо- ; дев тензодатчиков равны О даже при ; наличии механических напряженийj ; - передать команду 11 Контроль ; автоматический 5 по которой устанав- ; ливается в 1 второй триггер 30,,

что разрешает прохождение через первьш ключ 34 импульсов Конец вывода : на счетный вход третьего счетчика 13 ; - передать команду 8 Измерение

многократно

Дальнейшая работа устройства в этом случае аналогична рабрте в режиме Контроль автоматический „ По окончании одного полного -цикла Контроль устройство остается в режиме I Измерение многократно, но для нуле- |вой ступени чувствительности. Для ITOFO, чтобы продолжить прочностные I испытания, необходимо передать коман- ду 4, выставив одновременно на инфор- мациЬнных шинЪх устройства код не- I обходимой степени чувствительности„ I Получаемые в ходе проведения проч- 1 костного эксперимента при выполнении Iрежима Контроль автоматический ли- |нейно нарастающие коды позволяют по-: мимо измерения коэффициента передачи |и дифференциальной нелинейности из-- Iмерительных каналов устройства убе™ iAHTbCH в работоспособности датчиков ;и кабельных линийg соединяющих датчи- ки с измерительными каналами, Б том- случае,, когда в ходе прочностного эксперимента требуется только про- . верить работоспособность датчиков кабельных линий и измерительнь х каналов устройства режим Контроль авто- . матический может быть выполнен для той же ступени чувствительности, на которой ос тцествлялось измерение, однайЬ в этом случае получаемь е выходные коды представляют собой для каждого измерительного канала алгеб раическую сумму кодов, получаемых в результате воздействия на датчики механических напряжений и изменяющегося в. режиме Контроль автоматическийт.е.

5

0

напряжения синфазного сдвига, для данного случая в каждом канале выходной код изменяется в обе стороны не относительно нулевого кода, а относительно кода результата последнего измерения, предшествующего режиму Контроль автоматический. Хотя коды, получающиеся в результате измерения в разных каналах могут быть различными (в зависимости от результата последнего измерения, предшествующего режиму Контроль автоматический), их изменение во всех работоспособных каналах происходит на одинаковую величину. Это и позволяет сделать вьшод об исправности датчиковJ кабельных линий и измерительных каналов.

Устройство позволяет также осуществлять режим Контроль внешний, когда величина синфазного сдвига напряжений источника 11 питания тензодатчиков задается значением кода,

5 подаваемого на информационные .входы устройства. Пусть устройство находилось в режиме Измерение мног ократ но. Передается команда 10 Останов. Затем по команде 4 при наличии на

0 информационных щинах кода 0000...О выбирается нулевая ступень чувстви- тельности датчиков . Выходные напряжения на выходах измерительных усилителей 2 для этой ступени чувствитель-« ности датчиков определяются величиной синфазного сдвига, создаваемого управляемым .источником 11 питания тензодатчиков (в отсутствие дрейфа напряжения смещения). После этого по команде 3 осуществляется запись кода с информационных входов устройства в третий счетчик 13. Этот код задает величину синфазного сдвига напряжений питания тензодатчиков 1, которое является входным.напряжением для измерительных усилителей 2 всех каналов. Затем по команде 9 Измере5

0

5

один цикл измерение - вывод, результатом которого для каждого канала является выходной код, представляющий собой цифровой эквивалент заданного напряжения синфазного сдвига. Дальнейшая работа устройства в режиме Контроль внещний осуществляется аналогичным образом. На информацион ньгх шинах устройства устанавливается новое значение цифiэoвoгo кода, которое по команде 3 переписывается в

счетчик 13. Затем по команде 9 устройство вновь вьшолняет один цикл измерение - вывод и т.д. Так как напряжение синфазного сдвига .задается ЦАП 14 с более высокой точностью, чем точность последующего преобразования его в выходные коды устройства, то по результатам сравнения выходных кодов каждого канала с соответствую- щим кодом, поступающим на входы ЦАП 14, можно определить коэффициент передачи и дифференциальную нелинейность измерительных каналов устройства.

Дня измерения температурного дрей- фа измерительных каналов необходимо:

-передать команду 10 Останов ;

-передать команду 4 с одновременным выставлением на информационных вхддах устройства кода 0000...О, что задает нулевую ступень чувствитель -. ности датчиков, при которой напряжение питания тензодатчиков равны нулю;

-задать нулевой синфазный сдвиг напряжений питания тензодатчиков, для чего передать команду 3 одновременно

с кодом 1000000000;

-передать команду 9 Измерение однькратно.

В. результате смещения диапазона измерений на нулевой ступени чувствительности в регистрах 26.1.1-26.1 оказались записаны цифровые коды, эквивалентные суммарным напряжениям смещения измерительных каналов при отсутствии деформации. Поэтому в режиме Измерение на нулевой ступени чувствительности выходные коды, получаемые в регистрах 6.1-б.п эквивалентны суммарным изменениям напр51жений сме- щения измерительных каналов, т.е. дрейфу напряжений смещения. Это позволяет при использовании ЭВМ вносить коррекцию в результате измерений в процессе проведения прочностного эксперимента.

Формула изобретения

Q

5

0

5

О

5

0

5

буферные регистры, цифроаналоговый преобразователь, второй счетчик, управляемый источник питания тензодатчиков, причем инвертирующие входы , усилителей соединены с выходами блока смещения диапазона измерений, управлякйцие входы которого подключены к управляющим выходам блока управления, тактовьй выход которого явЛя- :ется тактовым выходом устройства, а первый тактовый выход и первые БЫХО .ды записи и сброса блока управления подключены соответственно к счетному входу, входу предварительной установки и входу сброса первого счетчика, выход переноса которого соединен с входом конц преобразования блока управления, а выходы первого счетчика подключены к входам буферных регистров и входам цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с входами схем сравнения, первые входы которых подключены к выходам усилителей, а выходы схем сравнения соединены с входами блока управления, информационные входы которого являются информационными входами устройства, а адресные выходы блока управления соединены с управлякшщми входами коммутатора, выходы которого являются информационными выходами устройства, а входы коммутатора соединены с выходами буферных регистров, входы записи которых подключены к вторым управляннцим выходам блока управления, вторые входы которого являются ко мандными входами устройства, а информационные выходы блока управления соединены с входами первого, второго счетчиков и информационными входами управляемого источника питания тензодатчиков, средняя точка которого заземлена, а шина отрицательного напряжения соединена с первыми выводами тензодатчикоБ. вторые выводы которых подключены к шине положительного напряжения управляемого источника питания тензодатчиков, вторые информационные входы которого совместно с информационным входами блока смещения диапазона измерений подключены к выходам второго счетчика, входы сброса и предварительной установки которого соединены с вторыми выходами сброса и записи блока управления, третьи аналогичные выходы которого соединены с входом сброса и счетным входом блока смещения диапазона измерений, управпяющий выход которого является выходом Готовность устройства и соединен с первым управляющим входом блока управления и счетным входом второго счетчика, выход переноса которого соединен с вторым управлянлщм входом блока управленияj четвертые выходы сброса, записи, а также второй тактовый выход которого подключены соответственно к вхо- :Дам сброса, предварительной установ- ки и счетному йходу управляемого ис точника питания тензодатчиков,

соответственно входом сброса, счет- ным входом и входом предварительной установки управляемого источника питания тензодатчиков, а выходы третьего счетчика соединены с входами третьего цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с неинвер- ТИРУНШЦ1М входом второго операционного усилителя и выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с шиной Земля, а Ьыход второго опе- рахщонногс усилителя соединен с ши ной отрицательного напряжения и пер

вым вьшодом второго резистора, второй вьшод которого соединен с инвер- тируняцим входом второго операционного усилителя и первым вьгоодом третьего резистора, второй вывод которого

соединен с выходом первого Опера : ционного усилителя, шиной положительного напряжения и первым выводом четвертого резистора, вторбй вывод которого соединен с инвертирующим входом ,

первого операционного усилителя и с первым выводом пятого резистора, второй вывод которого соединен t выхо дом второго цифроаналогово1 о преобразователя, вход опорного напряжения

которого соединен с входом опорного напряжения третьего цифроаналогового преобразователя и йыходом источника опорного напряжения.

10000 Общий сброс устройства (установка в О)

20001 Запись параллельного кода с информационных выходов блока 4

управления в первый счетчик 5

30010 Запись параллельного кода с информационных выходов блока 4

управления в третий счетчик 13 (синфазный сдвиг напряжений питания тензодатч йков на величину, определяемую записьгааемым кодом)

40011 Запись кода с информационных выходов блока 4 управления во

второй счетчик 1Й (задание необходимой чувствительности тензо- датчиков за счет выбора величины напряжения питания)

50100 Запись кода во вторые буферные регистры 26

6

60101 Установка в состояние 1 шестых триггеров 47

70110 Установка в 1 первого триггера 29, который разрешает прохождение тактовых импульсов на счетньй вход четвертого счётчика 24

80111 Измерение многократно. По этой команде происходит установка в 1 четвертого триггера 39 и пятого триггера 40, кото рый разрешает прохождение тактовых импульсов на счетный вход первого счетчика 5

91000 Измерение однократно. По этой команде происходит установка

в 1 пятого триггера 40 и устройство выполняет только один цикл измерение - вывод

101001 Останов. По этой команде происходит установка в О триггера 39 и прерывается работа устройства в режиме Измерение многократно.

111010 Контроль автоматический. Устанавливается в 1 второй триггер 30, что разрешает прохождение через второй ключ 34, импульсов Конец вывода на счетньй вход третьего счетчика 13

Физ.1

f

fr

fSiifx. . Ёдши. Упб. 1§ым. конец зал. 3sn. зал. Sx. s§ft. npeoSo.

Адр.

fftfX.

Инф,8к.