Устройство для счета числа нагружений металлоконструкций Советский патент 1991 года по МПК G07C3/10 

о

N5

fc

О СЛ

Изобретение относится к вычислительной и информационной технике и может быть использовано в качестве устройства счета и регистрации при контроле количества и диапазона нагружения металлоконструкций подъемно-транспортных средств.

Цель изобретения - повышение точности устройства путем придания ему способности изменять чувствительность входного усилительного элемента при высокой точности преобразования входного воздействия в выходной сигнал и осуществлять регистрацию диапазона изменения входного сигнала.

На чертеже приведена структурная схема устройства с двумя пределами чувствительности.

Устройство содержит пьезодатчик 1, емкостный коммутатор 2 чувствительности, выполненный из операционного усилителя 3, инвертора 4, ключа 5 и ячеек 6i - 6п коммутации по числу диапазонов чувствительности п.

Кроме того, устройство содержит первый и второй компараторы 7, 8, счетчик 9. дешифратор 10, блок 11 элементов И. первый элемент 12 задержки, одновибратор 13, блок 14 счетчиков. Каждая из п ячеек 6 содержит конденсатор 15, первый и второй резисторы 16, 17 и ключ 18. Устройство содержит также второй элемент 19 задержки и формирователь 20 импульсов. Конденсаторы 15 обеспечивают выбор соответствующего диапазона чувствительности, что определяется в зависимости от величины напряжения +U усилителя 3, причем они должны удовлетворять условию: Ci Ci+1, где i - номер диапазона чувствительности. Это условие означает, что величина заряда, накопленная на конденсаторе 15 предыдущего диапазона чувствительности, делится пропорционально емкости конденсаторов двух соседних диапазонов чувствительности.

Напряжение переключения компаратора 8 определяется из условия отстройки устройства счета от помех в сигнале +U из-за воздействия на пьезодатчик1 и усилитель 3 механических и электрических факторов, а напряжение переключения компаратора диапазона чувствительности определяется напряжением +U, при котором происходит изменение диапазона чувствительности устройства счета.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчик 9 установлен в нулевое состояние и на первом выходе дешифратора 10 установлена единица, в результате чего включается ключ

18i. что приводит к тому, что усилитель 3 охватывается емкостной связью на конденсаторе 15. Выходное напряжение инвертора 4 при условии его идеальности равно

выходному напряжению усилителя 3 с противоположным знаком. Реально это напряжение по модулю отличается от напряжения усилителя 3 на величину, определяемую смещением нуля инвертора 4, входными то0 ками, конечным коэффициентом усиления усилителя 3. Погрешность инвертора 4 может не превышать 0,05%. При равенстве сопротивлений резисторов 16, 17 потенциал точки соединения конденсатора 15. сое5 диненных выводов резисторов 16, 17 и ключа 18 находится на нулевом уровне (так как усилитель 3 имеет нулевое напряжение между его входами).

Таким образом, входной ток усилителя

0 3, протекающий от источника заряда в цепи обратной связи, не протекает через конденсатор 152, т.е. он фактически выведен из цепи обратной связи и не влияет на работу усилителя 3 с конденсатором 15-| на первом

5 диапазоне чувствительности.

При поступлении входного сигнала с пьезодатчика 1 входной заряд преобразуется в ток, который заряжает конденсатор 15i. При срабатывании компаратора 7 от сигна0 ла на выходе усилителя 3 счетчик 9 переходит в следующее состояние, которое через время, задаваемое элементом 19 задержки от заднего фронта сигнала, выделяемого формирователем 20 импульсов, дешифриру5 ется дешифратором 10. Выключается ключ 18i, а включается ключ 182. Так как потенциал точки соединения обкладки конденсатора 15, соединенных выводов резисторов 16 и 17 и ключа 18i после переключения стано0 вится близким к нулю, то заряд, накопленный до этого на конденсатор 15i, стекает на конденсатор 152, который в этом случае включен в отрицательной обратной связи усилителя 3.

5Аналогично устройство функционирует

при переходе с второго диапазона и далее. После того, как воздействие нагруженном на пьезодатчик исчезает, выключается компаратор 8, задний фронт сигнала которого,

0 выделенный одновибратором 13, поступает на первые входы элементов И блока 11 и разрешает прохождение сигнала с соответствующего выхода дешифратора 10 на вход блока 14 счетчиков, который регистрирует

5 количество и диапазон нагружения пьезодатчика 1 через время, задаваемое элементом 12 задержки, счетчик 9 сбрасывается в . нулевое состояние и устанавливает все устройство на поддиапазон первоначальной чувствительности для входного сигнала пьезодатчика 1, Ключ 5 сигналом с выхода од- новибратора 13 замыкается, снимая на выходе пьезодатчикэ 1 остаточный заряд, накопленный под действием информационного сигнала пьезодатчика 1.

Таким образом, устройство автоматически изменяет чувствительность входного усилительного элемента за счет подключения разных масштабирующих конденсаторов 15i - 15П при высокой точности преобразования входного воздействия в выходной сигнал и осуществляет регистрацию количества (счет количества) и диапазона изменения входного сигнала (диапазона нагружения пьезодатчика) блоком 14 счет- чиков.

Формула изобретения 1. Устройство для счета числа нагруже- ний металлоконструкций, содержащее пье- зодатчик, первый компаратор, элемент задержки, формирователь импульсов и счетчик, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены второй компаратор, блок счет- чиков, второй элемент задержки, одновиб- ратор, блок элементов И, дешифратор и емкостной коммутатор чувствительности, выход пьезодатчика соединен с информационным входом емкости коммутатора чувст- вительности, выход которого подключен к входам первого и второго компараторов, выход первого из которых соединен со счетным входом счетчика и входом формирователя импульсов, выход которого через второй элемент задержки подключен к синхронизирующему входу дешифратора, выходы которого соединены с первыми управляющими входами емкостного коммутатора чувствительности и с первыми входа-

ми блока элементов И, выходы которого подключены к входам блока счетчиков, выход второго компаратора соединен через одновибраторс вторыми входами блока элементов И. вторыми входами блока элементов И, вторым управляющим входом емкостного коммутатора чувствительности и входом первого элемента задержки, выход которого подключен к входу сброса счетчика, выходы которого соединены с информационными входами дешифратора.

2. Устройство поп. 1, отличающееся тем, что емкостной коммутатор чувствительности содержит операционный усилитель, инвертор, ключ и по числу диапазонов чувствительности ячейки коммутации, каждая из которых содержит первый и второй резисторы, конденсатор и ключ, в каждой ячейке коммутации первые выводы первого, второго резисторов и конденсатора объединены, ключ соединен параллельно первому резистору, вторые выводы конденсаторов всех ячеек коммутации и инвертирующий вход операционного усилителя объединены и через ключ соединены с общей шиной, которая подключена к неинвертирующему входу операционного усилителя, выход которого соединен с вторыми выводами первых резисторов ячеек коммутации и через инвертор подключен к вторым выходам вторых резисторов ячеек коммутации, инвертирующий вход и выход операционного усилителя являются соответственно информационным входом и выходом емкостного коммутатора чувствительности, управляющие входы ключей ячеек коммутации и ключа являются со- ответственно первыми и вторым управляющими входами емкостного коммутатора чувствительности.

Изобретение относится к вычислительной и информационной технике и может быть использовано в качестве устройства счета и регистрации при контроле количества и диапазона нагружения металлоконструкций подъемно-транспортных средств. Целью изобретения является повышение точности. Устройство содержит пьезодатчик 1, емкостный коммутатор 2 чувствительности, компараторы 7, 8, блок 11 элементов И, блок 14 счетчиков, счетчик 9, дешифратор 10, элементы задержки 12, 19, формирователь импульсов 20 и одновибратор 13. За счет коммутатора 2 осуществляется переключение чувствительности устройства к сигналу пьезодатчика 1. В блоке 14 счетчиков регистрируется число нагружений в каждом из диапазонов чувствительности. 1 ил. сл С