Многоканальный счетный тензометр Советский патент 1991 года по МПК G01B7/16 

фиг 1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для проведения тензометрических испытаний сельскохозяйственных и других машин.

Целью изобретения является обеспечение возможности работы в реальном масштабе времени.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого многоканального счетного тензо- метра; на фиг. 2 - структурная схема блока выделения экстремумов; на фиг. 3 - структурная схема блока выделения размахов полных циклов.

Многоканальный счетный тензометр содержит в каждом канале последовательно соединенные тензодатчик 1 ...N, усилитель 2...N, аналого-цифровой преобразователь 3...N (АЦП), блок 4 ... N выделения экстремума (БВЭ) и блок 5...N выделения полных циклов (БВПЦ), программируемый интерфейс 6, первый выход блоков 5...N выделения полных циклов соединен с соответствующими портами 7...N каналов программируемого интерфейса 6, выход- ные порты 8...N сигналов запуска аналого- цифровых преобразователей соединены с вторыми входами аналого-цифровых преобразователей 3...N, выходные порты 9...N сигналов предустановки интерфейса 6 сое- динены с вторыми входами блоков 5...N выделения полных циклов, вторые выходы блоков 5...N выделения полных циклов соединены с входными портами 10 сигналов готовности (ПСГ) интерфейса б и входными портами 11 сигналов полных циклов (ПСЦП) инерфейса 6, а также общую для каналов электронно-вычислительную машину 12 (ЭВМ).

Блок 4 выделения экстремумов содер- жит сдвиговый регистр 13, информация d на входе и выходе которого представлена параллельным двоичным кодом фиксированной разрядности (например, один байт), последовательно соединенные первый циф- ровой компаратор 14 и элемент 15 равнозначности, последовательно соединенные втооой цифровой компаратор 16 и элемент ИЛИ 17, последовательно соединенные элемент И 18 и шинный формирователь 19, выход сдвигового регистра 13 соединен с входами цифровых компараторов 14 и 16 и с вторым входом шинного формирователя 19, выход элемента 15 равнозначности соединен с вторым входом элемента И 18, тре- тий вход которого соединен со стробовым входом сдвигового регистра 13, а выход сдвигового регистра 13 соединен с входами цифровых компараторов 14 и 16. Информацией для шинного формирователя 19 является среднее значение da сдвигового регистра 13, а стробовым импульсом - выходной сигнал элемента И 18, который также является стробовым импульсом для блока 5 выделения полных циклов данного канала.

Блок выделения размахов полных циклов содержит сдвиговый регистр 20 с первой предустановкой, информация (X) на входе и выходах предустановки которого также представлена параллельным двоичным кодом фиксированной разрядности (например, один байт), и параллельно соединенные цифровые компараторы 21 - 24 и блоки 25 - 28 вычитания, элементы И 29 и 30 логического умножения с двумя инверсными входами, которые соединены с цифровыми компараторами 22 -24, элемент ИЛ И 31, соединенный с входами элементов И 29 и 30, шинный формирователь 32, соединенный с блоками 27 и 28 вычитания, шинный формирователь 33, соединенный с блоками 25 и 26 вычитания и управляемый сигналом с выхода элемента И 29, шинный формирователь 34, соединенный с шинными формирователями 32 и 33 и управляемый сигналом с выхода элемента ИЛИ 31, счетчик-делитель 35 на 4 с двумя предустановками: первая предустановка устанавливает число 2 в счетчик, вторая предустановка устанавливает число 3 в счетчик.

Тензометр работает следующим образом,

Тензодатчик 1 преобразует механическое напряжение в электрический сигнал, который усиливается усилителем 2 и преобразуется аналого-цифровым преобразователем 3 в цифровой параллельный код, который поступает в блок 4 выделения экстремумов данного канала.

Аналого-цифровые преобразователи 3...N периодически запускаются с порта 8 сигналов запуска. Причем частоты их запуска могут при необходимости как совпадать, так и быть различными. В случае равенства частот запуска всех АЦП 3...N порт 8 сигналов запуска может быть обычным генератором прямоугольных импульсов требуемой частоты. Цифровые коды сигналов синхронно со стробирующими их сигналами - конец преобразования АЦП 3...N поступают в блок 4...N выделения экстремумов, где анализируются на наличие экстремума. Экстремум существует тогда, когда da di и da da или da dt и da da. Для этого случая на входе элемента 15 равнозначности схемы выделения экстремумов имеются сигналы одного уровня (или одновременно логический 0 или логическая 1), а на входе логического элемента ИЛИ 17 сигналы логического 0, т.е. на выходах элементов 15 и 17, а значит, и на двух входах элемента И 18 имеются сигналы логической 1. Поэтому во время действия входного строба схемы - конец преобразования АЦП 3...N при наличии экструмума получаем сигнал строба на выходе элемента И 18, который является одновременно сигналом для передачи значения экстремума через шинный формирователь 19 на выход схемы блока 5...N выделения полных циклов и является стробом, подаваемым на соответствующий вход сдвигового регистра 20 схемы БВПЦ 5...N синхронно со значением X самого экстремума, di. 62, ds - это первый, второй и третий (условно) во времени сигналы d сдвигового регистра 13.

Сдвиговый регистр 20 с первой предустановкой блока 5...N выделения размзхов полных циклов накапливает четыре последовательных во времени значения экстремумов и анализирует их не наличие полного цикла.

На вход регистра 20 БВПЦ 5...N поступает совместно со стробом очередное значение экстремума тензосигнала. Причем его входы предустановки Ха, Хз соединены с входом Xi, т.е. по сигналу предустановки на входе регистра 20 значение байтов Хч, ХА не изменяется, а вместо величины экстремумов Ха, Хз на соответствующих выходах регистра 20 появляется значение XL

Рассмотрим сначала работу БВПЦ 5...N для случая полного цикла с условиями Хз Х2, Хз Х4, Xi Хз. Тогда на выходе О цифрового компаратора 22 имеется сигнал логического 0, а на выходах О цифровых компараторов 23 и 24 сигналы логической 1, т.е. на выходе элемента И 29 имеется сигнал логического 0. Аналогично на выходе логического элемента И 30 имеется сигнал логической 1, т.е. на выходе элемента ИЛИ 31 -также сигнал логической 1, так как на управляющем входе шинного формирователя 33 сигнал логического 0, то на его выходе имеется разность , т.е. размах полного цикла в прямом параллельном двоичном коде. Поскольку на управляющем входе шинного формирователя 34 имеется СИГНРЛ логической 1, то на выход проходит разность - размах цикла, которая поступает в порт 7...N канала интерфейса 6. Вместе с этим в порт 10 сигналов готовности интерфейса б поступает сигнал готовности размаха полного цикла в данном канале, а в порт 11 сигналов полных циклов интерфейса 6 - сигнал о наличии среди данных четырех экстремумов полного цикла. Для случая второго варианта полного цикла с условиями Хз Ха, Х2 Хз и Xi Хз на выходе элемента И 29 имеется

сигнал логической 1, а на выходе логическо-- го элемента И 30 - логического 0, т.е.на выходе логического элемента ИЛИ 31 также будет сигнал логической 1, свидетель- ствующий о наличии полного цикла, а поскольку на управляющем входе шинного формирователя 33 будет сигнал логической 1, то на его выходе и на выходе шинного формирователя 34 будет разность

0 , а так как в данном случае Х2 Хз, то размах полного цикла снова будет в прямом двоичном коде.

В случае, когда среди четырех экстрему- мов-не выполняется условие полного цикла,

5 то схема находит размах между первыми двумя экстремумами. Если Xi Х2, то на выходе О цифрового компаратора 21 имеется сигнал логической 1, поэтому на выход шинного формирователя 32 проходит

0 сигнал X2-Xi. А если Xi Х2, то на управляющем входе шинного формирователя 32 имеется сигнал логического 0, т.е. на его выход проходит разность и в любом случае результат получаем в прямом коде.

5 Так как в отсутствие полного цикла на выходе логического элемента ИЛИ 31 - сигнал логического 0, то на выход шинного формирователя 34 поступает сигнал с выхода шинного формирователя 32, который и по0 падает в порт соответствующего канала интерфейса 6. ЭВМ 12 последовательно анализирует в процессе работы сигналы готовности всех каналов системы. При появлении сигнала готовности канала в порте 10

5 сигналов готовности ЭВМ 12 считывает в порте 7 канала значение размаха полного цикла, а затем анализирует сигнал полного цикла в ПСЦП 11 интерфейса 6. При наличии этого сигнала ЭВМ 12 посылает сигнал

0 предустановки по первой линии канала, который приходит на выход первой предустановки 1 счетчика-делителя 35 и на вход предустановки регистра 20. В результате этих действий ЭВМ 12 считывает размах

5 цикла и может с ним проводить дальнейшие преобразования, а блок 5...N выделения полных циклов подготавливается к приему новых экстремумов.

После предустановки на выходе регист0 ра 20 имеем информацию Xi, Xj, X1, ХА и в счетчике-делителе 35 находится число 2. После поступления двух новых экстремумов с БВЭ 4...N имеем на выходе регистра 20 Xi, X4, X(i + 1), X(i + 2Ксчитая, что пред5 ыдущий анализ полного цикла был на 1-ом шаге), а в счетчике-делителе 35 имеем число 4, т.е. получаем сигнал готовности в ПСГ 10 интерфейса 6. Если в ПСПЦ 11 интерфейса 6 отсутствует сигнал наличия полного цикла, то ЭВМ 12 подает сигнал лредустановки через интерфейс 6 по второму выходу порта 9 сигналов, что приводит к установке числа 3 в счетчике-делителе 35. Тогда при приходе следующего экстремума в сдвиговый регистр 20 значение Xi автоматически вытесняется, получаем новую четверку экстремумов, а так как в счетчике-делителе 35 после прихода стробового импульса с данным экстремумом устанавливается число 4, то он посылает сигнал готовности в ПСГ 10 интерфейса б и схема работает по требуемому алгоритму.

Формула изобретения Многоканальный счетный тензометр, содержащий в каждом канале последовательно соединенные тензодатчик, усилитель и аналого-цифровой преобразователь, а также общую для каналов электронно-вычислительную машину с интерфейсом, отличающийся тем, что, с целью обеспечения работы в реальном масштабе времени, он снабжен в каждом канале последовательно соединенными блоком выделения экстремума и блоком выделения полных

циклов, выход которого соединен с соответствующим портом каналов интерфейса, интерфейс имеет также порт сигналов предустановки, порт сигналов готовности, порт сигналов полных циклов и порт сигналов запуска аналого-цифровых преобразователей, соединенный с вторыми входами аналого-цифровых преобразователей, выходной порт сигналов предустановки соединен с вторыми входами блоков

выделения полных циклов, вторые выходы блоков выделения полных циклов соединены с входным портом сигналов готовности и входным портом сигналов полных циклов, а выход аналого-цифровых преобразователей соединен с входом блоков выделения экстремума.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для проведения тензометрических испытаний сельскохозяйственных и других машин. Целью изобретения вяляется обеспечение возможности работы в реальном масштабе времени. В основе работы многоканального счетного тензометра лежит метод полных циклов. Блок 4 ... N выделения экстремумов выбирает только полезную информацию - значения экстремумов тензосигнала, которые подвергаются дальнейшей обработке блоком 5 ...N выделения полных циклов Если для четырех последовательных экстремумов тензосигнала выполняется условие - разность значений второго и третьего экстремумов по модулю не превышает модуля разности значений первого и четвертого экстремумов, то условие полного цикла выполняется. В этом случае характеристикой процесса деформации является размах полного цикла - модель разности значений второго и третьего экстремума. В противном случае условие полного цикла не выполняется и характеристикой процесса является модуль разности значений первых двух экстремумов. Если условие полного цикла выполняется, то отбрасываются значения второго и третьего экстремумов, а остальные два остаются (как уже последовательные экстремумы) для дальнейшего анализа. Если условие полного цикла не выполняется, то отбрасывается значение первого экстремума, а остальные три остаются для дальнейшего анализа. 3 ил. СЛ С о ю го со о