Преобразователь усилия Советский патент 1990 года по МПК G01L1/22 

iRo K.U,,

и, и,п- .

(11)

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения усилий в устройствах динамометрирования. Цель изобретения - повышение точности измерения усилий. В процессе измерения усилий ток источника 3 через перекидной ключ 4, управляемый генератором 25 тактовых импульсов поступает на тензометрический полумост 6, одно из плеч которого является компенсационным. На выходе ключа 7 образуется напряжение, которое поступает на один из двух входов сумматора 11, на другой вход которого поступает напряжение, пропорциональное изменению температуры тензодатчика. Регулировкой коэффициента передачи масшатабного преобразователя 23 канала 18 коррекции температурной погрешности можно скомпенсировать аддитивную составляющую температурной погрешности, а регулировкой коэффициента масштабного преобразователя 22 можно скомпенсировать мультипликативную составляющую температурной погрешности. 2 ил.

тогда

и 3 К J ( j,dt

(6)

Таким образом, на выходе сумматора 11 образуется разность напряже- НИИ и и

и V,- иэ I ,(о,-о,) - K20 j4t+K,(H-o,4t). (7)

Это напряжение поступает на один из входов сумматора 12, второй вход которого через резистивньот делитель R 13 соединен с источником 1 опорно- го напряжения,

На выходе сумматора 12 получают сумму напряжений

5 и, ч. К,11„„,

(8)

где К - коэффициент деления делителя R 13; оп напряжение источника опорного напряжения.

Это напряжение поступает на вход преобразователя 14-напряжения в частоту. На второй вход этого .преобразователя череэ сумматор 15 поступает сумма напряжений сумматора 11,

30

Это напряжение поступает на вход источника тока, выходной ток которого определяется выражением

35

I K,(UO,- К,1 Roo(,)

(12)

где К - коэффициент переда чи источника тока.

Решая уравнение (12) относитель- но тока I находят:

К yUon

(13)

Подставляя. (13) в выражение (7),

получают

Uq K,,-« ),3t 50

- К R v/ч- K,R,c/,t j --j -----+ KiRca Fj KITnл

I+K,

Из выражения (14) видно, что регулировкой коэффициента передачи масштабного преобразователя 23 канала 18 коррекции температурной погрешности можно добиться равенства

К (о(,-о(,,,) d t (./it

и тем самым скомпенсировать аддитивную составляющую температурной погрешности, а регулировкой коэффи- циента К масштабного преобразователя 22 можно добиться равенства

(1 +o(,Jt) ()10

(здесь К 7 и R - постоянные величины;, и тем самым скомпенсировать муль- тигатикативную составлякщую температурной погрешности,,5

Подставив выражение (14) в формулу (10), не трудно убедиться, что частота выходного сигнала не зависит от стабильности и представляет собой дробную функцию измеряемого парамет- 20 ра:

).

Такая зависимость (формула 10) поз- 25 воляет осущестапять автоматическую - коррекцию погрешности нелинейности первичного тензопреобразоватепя. При этом, если чувствительность пре- образоватепя с ростом усилия увели- 30 адвается, знаменатель таюке должен возрастать, чтобы компенсировать это увеличение, и, наоборот, с уменьшением чувствительности знаменатель дол- жен уменьшаться, что достигается выбо-35 ром величины и знака коэффициента Кс

Шбором коэффициента К осуществляется установка начального значения частоты, а выбором коэффициента К выбирается необходимая крутизна пре- 40 образователя.

Таким образом, в результате всех вьш1е перечисленных мер за счет компенсации аддитивной и мультипликативной .составля сщих температурной по грешно с- ти и погрешности нелинейности удается повысить точность преобразователя.

Независимость всех регулировок преобразователя не вызывает трудностей при его настройке, что также является преимуществом преобразователя.

Диаграммы, поясняющие механизм коррекции температурной погрешности, представлены на фигв2о Эпюры напряжений 26 показывают выходное напряжение генератора 25 тактовых импульсово Напряжение на выходе

50

55

1597617

ключа 7 показано на диаграмме 27, Это напряжение усиливается усилителем 9 переменного напряжения. На эпюрах 28 и-29 показаны напряжения на входе и выходе этого усилителя соответственно. Моменту времени t соответствует изменение температуры тензодатчика. Ня диаграмме 30 представлено выходное напряжение демодулятора 10 Диаграммы 31 показывают напряжение на сопротивлении 8 тен- зометрического полумоста 6. Это напряжение компенсируется выходным напряжением ключа 19 (диаграмма 32). При нормальной температуре Т выходное напряжетше сумматора 17 равно нулю, а при изменении температуры от TO до Т, на его выходе появля- ется переменное напряжение (момент времени t, на диаграмме 33), Это напряжение усиливается усилителем 21 (диаграмма 34)„ На эпю- Ре 35 показано демодулированное напряжение на выходе масштабного преобразователя 23, Это напряжение через масштабный преобразователь подается на вход сумматора 11 и складывается с напряжением эпюры 29, На выходе сумматора 11 имеется скорректированное по температуре напряжение (диаграмма 36).

Фо, рмула из обр

е т е н и я

25 30 35

40

50

5

Преобразователь усилия, содержащий источник питания, источник опорного напряжения., источник постоянного тока, первигшьш тензопреобразо- ватель, генератор тактовых импульсов и преобразователь напряжения в частоту, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения -точности, в него введены два перекидных ключа, нормально разомкнутый ключ, три резистивных делителя, пять сумматоров, два усилителя переменного напряжения, два демодулятора и два. масштабных преобразователя, а первичный тензопреобразователь выполнен в виде тензометрического полумоста, одно из плеч которого является компенсационным, при этом выход источника опорного напряжения через первый сумматор и источник постоянного тока соединен со средним контактом перво- , го перекидного ключа, нормально разомкнутые контакты первого и второго перекидных ключей соединены с компенсационным плечом тен- зометрического полумоста, второе плечо которого соединено с нормально замкнутыми контактами ключей, содержит контакт второго ключа через первый усилитель переменного напряжения, первый демодулятор соединен с первым входом второго сумматора, выход которого через второй вход треть- его сумматора соединен с гфеобразова- тепем напряжения в частоту, первый вход третьего сумматора через первый резистивный делитель соединен с выходом источника опорного напряжения, причем выход второго сумматора через второй резистивный делитель соединен с вторым входом четвертого сумматора, выход которого подключен к

преобразователю напряжения в частоту , а первый выход четвертого сумматора соединен с источником опорного нап ряжения, компенсационное плечо тензо- метрического полумоста через пятый сумматор и второй усилитель переменного напряжения связан с вторым демодулятором, выход которого связан через первый масштабный преобразователь с вторым входом второго сумматора и через второй масштабный преобра зователь - с вторым входом первого сумматора, вторхэй вход пятого сумматора через нормально разомкнутый ключ и третий резистивный делитель связан с источником питания преобразователя усилия, а генератор тактовых импуль г. сов соединен с упранлякщими входами