Устройство для измерения сигналов параметрических преобразователей Советский патент 1989 года по МПК G01B7/16 G01L1/22 

1

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения силы с помощью тензорезисторных динамометров,

Цель изобретения - повьшение точности измерений сопротивления тензорезисторов полумостового силоизмери- тельного датчика и расширение функциональных возможностей,

На чертеже представлена функциональная схема устройства для измерения сигналов параметрических преобразователей - сопротивлений тензорезисторов - при градуировке тензо- резисторного полумостового силоизме- рительного датчика.

Устройство содержит источник 1 питания датчика, в цепь которого пос-. ледовательно включены опорный резис- тор 2, узел 3 компенсации неинформативной составляющей сигнала датчика, содержащий резистор 4 и трансформатор 5, первичная обмотка которого включена параллельно резистору 4, причем источник 1 питания через линии связи 1, и контакты 6 и 7, 8 и9, Юи П, 12и 13 коммутатора, содержащего коммутирующие узлы 14 - 17 управления, соединены с тензоре- зисторами 18 и 19 датчика с добавочными резисторами 20 и 21. Сигналы с опорного резистора 2 и подключенного резистора или тензорезистора через линии связи 1(, контакты 22 и 23 или 24 и 25, или 26 и 27, или 28 и 29 и через вторичные обмотки трансформатора 5 блока 3 компенс ации подают на первичные обмотки трансформаторов 30 и 31, вторичные обмотки которых соединены посдедовательно- встречно и соединены с входом нуль- органа 32, Выход нуль-органа 32 соединен с блоком 33 автоматики, выход которого соединен с информационными входами блоков регистров 34 - 36, а выходы этих регистров соединены соответственно с управляющими входами магазинов 37 - 39 проводимостей, включенных параллельно опорному резистору 2 и добавочным резисторам 20 и 21,

Выходы регистров 35 и 36 подключены к информационным входам блока 40 вентилей, выход которого соединен с входом запоминающего устройства 41, Управляющие входы регистров 34 - 36, блока 40 вентилей и коммутирующих узлов 14-17 соединены с соответствующими выходами блока 42 синхронизации.

Блоки регистров 35 и 36, магазины 38 и 39 проводимостейи добавочные резисторы 20 и 21 со связями между ними используют в качестве имитатора 43 датчика для получения гра- дуировочной характеристики датчика в комплекте с территориально удаленными стационарными линиями связи и измерительным устройством путем воспроизведения сопротивлений плеч имитатора, равных сопротивлениям тензорезисторов датчика в функции величины воздействуюпдах на датчик усилий.

Узел 42 синхронизации содержит последовательно включенные генератор 44 тактовых импульсов, схему И 45, пусковой триггер 46, делитель 47 частоты, счетчик 48 и дешифратор 49,выходы которого выдают синхроимпульсы для управления работой узлов устройства. Генератор 44 подключен также к блоку 33 автоматики и источнику 1 питания через схему И 45, Первая, третья, пятая и седьмая шины дешифратора 49 подключены соответственно к триггерам 50 - 53, выходы которых соединены соответственно с узлами 14-17 управления коммутатора, при этом первые входы триггеров 50-53 соединены соответственно с первой, пятой, третьей и седьмой шинами дешифратора, а вторые входы триггеров 50 - 53 соединены соответственно с третьей, седьмой, пятой и девятой шинами дешифратора. Вторая и шестая шины дешифратора соединены соответственно через схему ИЛИ 54 с управляющим входом регистра 34, а четвертая и восьмая шины дешифратора соединены соответственно с управляющими входами регистров 35 и 36. Вторая, четвертая, шестая и восьмая шины дешифратора через схему ИЛИ 55 соединены с управляющим входом блока 33 автоматики .

Воздействия силы при градуировке измерительного полумоста осуществляются с помощью испытательной машины 56,

Пунктиром изображен имитатор 43 датчика, перенесенный на испытательный стенд для получения градуировоч- ной характеристики датчика, совместно со стационарными линиями связи 1, и измерительным устройством 57, Плечи имитатора, т,е, сопротивления 20 и 21 с параллельно включенными магазинами 38 и 39 проводимостей, подключают через линии связи 1 к измерительному устройству 57, а управляющие и информационные входы регистров 35 и 36 соединяют с выходом ЭВМ 58, которая осуществляет управление работой магазинов 38 и 39 в соответствии с занесенными в запоминающее устройство 41 кодами в процессе градуировки датчика. Данная совокуп- ,ность используется для градуировки стационарных линий связи и измерительных устройств в отсутствии испытательной машины 56, воздействующей на датчик, на испытательном стевд, где размещены линии связи 1 и измерительное устройство 57,

Устройство работает следующим образом.

Опорный резистор 2 сопротивлением Вд« Кц, в цепь питания которого через контакты коммутатора поочередно подключаются тензорезисторы Ra, выдает сигнал, снимаемый первичными

обмотками трансформаторов 30 и 31, вторичные обмотки которых соединены последовательно-встречно, что позволяет выделить сигнал, пропорциональный &RQ На RJJ . При коэффициенте трансформации, равном eдинIiцe, на выходе вторичных обмоток будет сигнал

iuR,

&U iRj - iR

Г

S

0

5

0

5

0

5

0

5

сигнала i&R в цифровой

где ли - информативная составляющая сигнала тензорезистора;

i - ток в цепи питания.

Информативная составляющая сигнала тензорезистора измеряется с по-г аналого-цифрового преобразования,которое осуществляют нуль-орган 32 и блок 33 автоматики. Узел 3 ком- пенсации неинформативной составляющей сигнала датчика iRgПOзвoляeт измерять информативную составляющую ifiRo с относительной погрешностью 1,5 - 2 % (,) Ри разбросе длины линий связи от нескольких до 200 м.

Коэффициент деления делителя 47 выбирают так, чтобы временной интервал между выходными импульсами был не меньше времени срабатывания контактов коммутатора и времени преобразованияэквивалент, I

После установки элементов устройства в исходное состояние (цепи подготовки не изображены) с помощью кнопки Пуск подают сигнал разрешения с триггера 46 на поступление тактовых импульсов с задающего генератора 44 через схему И 45 на источник 1 питания, блок 33 автоматики и через делитель 47 частоты на счетчик 48 и дешифратор 49. Серия импульсов, получаемая на выходных шинах дешифратора 49, используется как синхроимпульсы устройства.

импульс этой последовательности поступает на триггер 50, взводит его, и сигнал с его выхода, поданньй на узел 14 управления коммутатором, с помощью контактов 6,7, 22 и 23 подключает тензорезистор 18 к источнику 1 и трансформатору 30, При этом информативная составляющая сигнала датчика ibRq. с вторичных обмоток трансформаторов 30 и 31 поступает на нуль-орган 32. Через промежуток времени между 1-м и 2-м

51А

импульсами с выхода делителя 47 частоты, который необходим для срабатывания контактов коммутатора, импульс второй шины дешифратора через схему ИЛИ 54 разрешает считывание информации с вьпсода блока 33 автоматики в регистр 34, управляющий магазином 37 проводимостей,и через схему ИЛИ 55 подготавливает и запускает блок 33 автоматики.

В устройстве использован метод поразрядного уравновешивания, при котором с частотой тактовых импульсов производится последовательное подключение сопротивлений магазина 37 проводимостей параллельно резистору 2, В зависимости от соотношения амплитуды сигналов, поступающих на трансформаторы 30 и 31 с тензоре- зистора 18 и резистора 2, зашунтиро- ванного соответствующей проводимость магазина 37, на каждом такте измерения нуль-орган 32 вьщает сигнал управления на блок 33 автоматики, а через него на регистр 34, которьй или оставляет соответствующее сопрртивление магазина 37 проводимостей подключенным параллельно резистору 2, или отключает его от резистора 2, тем самым уравновешивая сопротивления тензорезистора 18 и резистора 2, Так как соединение тензорезистора 18

осуществляется по линиям связи 1, , вносящим искажения в результат измерений, то сопротивление резистора 2, зашунтированное соответствующим набором проводимостей магазина 37,становится равным -суммарному сопротивлению тензорезистора 18 и линий связи 1, (эквивалентное сопротивление тензорезистора 18).

Третий синхроимпульс, поступивший на дешифратор 49, снимает разреПятый синхроимпульс выключает регистр 35 и выдает сигнал на следую- 25 1чую, пятую, шину, которьй переводит триггер 52 .в исходное состояние, отключая резистор 20 и магазин 38 от источника 1 питания и трансформатора 30. Кроме того, он взводит триг гер 51, который через узел 15 управ- с помощью контактов 8, 9, 24 и 25 подключает тензорезистор 19 через линии связи 1 к источнику 1 питания и трансформатору 30.

Шестой синхроимпульс, снимаемый с шестой шины дешифратора 49, через схему ИЛИ 54 разрешает считывание информации с блока 33 информации в регистр 34, управляющий магазином 37. Кроме того, он через схему ИЛИ 55 подготавливает и пускает блок 33 автоматики Далее производится уравновешивание сопротивлений описанным выше способом. По окончании уравно35

40

шение на считьтание информации с бло- 45 вешивания сопротивление резистора 2

ка 33 автоматики в регистр 34 и выдает сигнал на третью шину дешифра- . тора 49, перебрасывающий триггер 50 в исходное состояние, т.е. отключающий тензорезистор 18 от источника 1 питания и от трансформатора 30. Кроме того, он взводит триггер 52, с выхода которого сигнал управления поступает на узел 16, и с помощью кон- тактой 10,11,26 и 27 подключает резистор 20 к источнику 1 питания и трансформатору 30 через те же линии связи 1, , которыми бьш подключен к этим блокам тензорезистор 18.

50

55

равно эквивалентному сопротивлению тензорезистора 19.

Седьмой синхроимпульс выключает регистр перебрасывает триггер 51 в исходное состояние, а также взводит триггер 53, которьй-с помощь узла 17 управления контактами 12, 13, 28 и 29 подключает резистор 21 и параллельно подключенный к нему мага зин 39 проводимостей к источнику 1 питания и к первичной обмотке трансформатора 30 через линии связи 1.

Восьмой синхроимпульс через схему ИЛИ 55 подготавливает и включает

5

0

Четвертый синхроимпульс, снимаемый с четвертой шины дешифратора 49, через схему ИЛИ 55 подготавливает и пускает блок 33 автоматики и разрешает считьшание информации в регистр 35, который управляет подключением сопротивлений магазина 38 проводимостей параллельно резистору 20. Аналогично происходит уравновешивание сопротивления резистора 2, зашунтированного соответствующим набором проводимостей магазина .37 и равного эквивалентному сопротивлению тензорезистора 18, с сопротивлением резистора 20 путем порязрядно- го шунтирования резистора 20 сопротивлениями магазина 38 проводимостей. По окончании уравновешивания эквивалентное сопротивление резистора 20 равно эквивалентному сопротивлению тензорезистора 18.

Пятый синхроимпульс выключает регистр 35 и выдает сигнал на следую- 5 1чую, пятую, шину, которьй переводит триггер 52 .в исходное состояние, отключая резистор 20 и магазин 38 от источника 1 питания и трансформатора 30. Кроме того, он взводит триггер 51, который через узел 15 управ- с помощью контактов 8, 9, 24 и 25 подключает тензорезистор 19 через линии связи 1 к источнику 1 питания и трансформатору 30.

Шестой синхроимпульс, снимаемый с шестой шины дешифратора 49, через схему ИЛИ 54 разрешает считывание информации с блока 33 информации в регистр 34, управляющий магазином 37. Кроме того, он через схему ИЛИ 55 подготавливает и пускает блок 33 автоматики Далее производится уравновешивание сопротивлений описанным выше способом. По окончании уравно0

35

40

0

5

равно эквивалентному сопротивлению тензорезистора 19.

Седьмой синхроимпульс выключает регистр перебрасывает триггер 51 в исходное состояние, а также взводит триггер 53, которьй-с помощью узла 17 управления контактами 12, 13, 28 и 29 подключает резистор 21 и параллельно подключенный к нему магазин 39 проводимостей к источнику 1 питания и к первичной обмотке трансформатора 30 через линии связи 1.

Восьмой синхроимпульс через схему ИЛИ 55 подготавливает и включает

блок 33 автоматики и разрешает считывание информации в регистр 36,управляющий магазином 39 проводи- мсстей. Производится уравновешивание сопротивлений, в конце которого сопротивление резистора 21, зашунти- рованного соответствующим набором проводимостей магазина 39, равно эквивалентному сопротивлению тензоре- зистора 19.

Девятый синхроимпульс переводит триггер 53 в исходное состояние,отключая резистор 2 и магазин 39 проводимостей от источника 1 питания, .а также разрешает перезапись кодов подобранных проводимостей из регистров 35 и 36 через блок вентилей в запоминающее устройство 41.

Блок 43 используют затем в качестве имитатора датчика для воспроизведения сопротивлений тензорезис- торов 18 и 19 при градуировке датчика с территориально удаленными стационарными линиями связи и измерительным устройством. Для этого имитатор, переносят на испытательный стенд, где цепи питания и измерительные цепи резисторов 20 и 21 с подключенными к ним магазинами 35 и 36 проводимостей подключают через стационарные линии связи 1, к измерительному устройству 57, а управление на соответствуюоу1е проводимости магазинов 38 и 39 с регистров 35 и 36 подают с выхода ЭВМ 58, куда считываются результаты измерений сопротивлений тензорезисторов 18 и 19 с запоминающего устройства 41, записанные в цифровом виде в ходе воздей ствия на датчик усилиями, задаваемыми от испытательной машины 56.

Формула изобретения Устройство для измерения сигналов параметрических преобразователей.

содержащее коммутатор, источник питания преобразователя, два трансформатора с последовательно-встречно вклю- ченными вторичными обмотками, соединенными с входом нуль-органа, последовательно соединенные с источником питания преобразователя узел компенсации неинформативной составляющей

JO сигнала преобразователя и опорный

резистор, соединенный с первичной обмоткой первого трансформатора, блок автоматики, вход которого соединен с выходом нуль-органа, и узел синхро15 низации, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерений и расширения функциональных возможностей, устройство дополнительно снабжено запоминающим

20 устройством, .двумя резисторами,соединенными в полумост, тремя регистрами управления, тремя управляющими магазинами проводимостей и блоком вентилей, при этом каждый дополни25 тельный резистор через контакты коммутатора соединен с цепью питания преобразователя с первичной обмоткой второго трансформатора, каждый магазин проводимостей соединен соответ30 ственно параллельно опорному и двум дополнительным резисторам, информационные входы регистров соединены между собой и с выходом блока автоматики, управляющие входы регистров соединены с выходами блока синхронизации, а выходы регистров соединены с управляющими входами магазинов проводимостей, выходы второго и третьего регистров управления соеди- 40 йены с информационными входами блока вентилей, управляющий вход и выходы которого соединены соответственно с выходом блока синхронизации и входами запоминающего устройства,

д которое в свою очередь имеет клеммы подключения потребителя.

35

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройствам для измерения силы с помощью тензорезисторных динамометров. Цель изобретения - повышение точности измерения сопротивлений тензорезисторов полумостового силоизмерительного датчика и расширение функциональных возможностей. Сопротивления нагружаемых от силозадающей машины 56 тензорезисторов 18,19 полумоста измеряются путем подбора проводимостей в соответствующих магазинах проводимостей 37,38,39, включенных параллельно соответственно опорному резистору 2 и добавочным резисторам 20,21 имитатора датчика 43. Магазины проводимостей управляются с помощью кодов блока автоматики 33 через блоки регистров 34,35,36. Подбираемые в процессе измерения коды проводимостей через блок вентилей 40 поступают в запоминающее устройство 41. 1 ил.