Тензоизмеритель Советский патент 1993 года по МПК G01L1/22 

С источника 1 питания датчика в зависимости от величины напряжения питания датчи- ка поступают разные управляющие импульсы на вход первого управляемого источника 13 опорного напряжения, с выхода которого на первый вход второго управляемого источника 14 напряжения будут поступать разные опорные напряжения. С выхода источника 14 на вход ключа 15 будут поступать напряжения нужной величины. В случае превышения выходным сигналом канала определенного уровня или уменьшения напряжения питания датчика до определенного уровня на выходе первого или второго компараторов появится уровень лог. 1, который вызовет появления лог. 1 на выходе схемы 21 ИЛ И и на входе запрета дешифратора 24. Двоичный код, поступивший с выхода двоично-десятичного счетчика, преобразуется в десятичный код и поступает на БУ, где индицируется цифра, соответствующая номеру канала, в котором произошла перегрузка выходного сигнала канала или питания датчика. 1 ил.

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для исследования статических и динамических процессов. Цель - повышение достоверности измерения за счет автоматической компенсации начального небаланса датчика, контроля коэффициента передачи датчика и контроля перегрузки сигнала и питания датчика. Блок 9 запуска управляет работой АЦП, на тактовый вход которой поступают импульсы с генератора 11 тактовых импульсов. Работой следящего АЦП 7. управляет ждущий мультивибратор 10, когда на выходе последнего станет уровень логической единицы, АЦП 7 прекратит преобразование. Напряжение компенсации, поступающее на первый вход операци- онного усилителя с, выхода схемы автоматической компенсации небаланса датчика, становится равным усиленному напряжениюнебалнса датчика, поступающего с выхода дифференциального усилителя 3 на второй вход операционного усилителя 4. ел с

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано в различных областях науки и техники для исследования статических и динамических процессов.

Целью изобретения является повышение достоверности измерения.

На чертеже представлена блок-схема тензоизмерителя. Тензоизмеритель содержит: источник 1 питания датчика, датчик 2, дифференциальный усилитель 3, операционный усилитель 4, схема 5 автоматической компенсации начального небаланса датчи- каО аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6 последовательного приближения, следящий АЦП 7, компаратор 8, блок 9 запуска, мультивибратор 10, генератор 11 тактовых импульсов, схема 12 выдачи информации о коэффициенте передачи датчика, первый управляемый источник 13 опорного напряжения, второй управляемый источник 14 опорного напряжения, ключ 15, схема 16 контроля перегрузки выходного сигнала и питания датчика, мультиплексор 17, первый и второй компараторы 18 и 19, источник 20 опорного напряжения, схема ИЛИ 21, двоичный счетчик-делитель 22, двоично-десятичный счетчик 23, дешифратор 24, АЦП, вольтметр 26, блок 27 управления.

Выход источника 1 питания соединен с входом датчика 2, выход которого связан со входом дифференциального усилителя 3, выход которого связан с входом операционного усилителя 4,

Схема 5 автоматической компенсации начального небаланса тензорезисторного датчика состоит из автоматической грубо- точной схем компенсации. Схема грубой автоматической компенсации небаланса датчика представляет собой двенадцати разрядный аналого-цифровой преобразователь 6 последовательного приближения.

Входы АЦП 6 связаны соответственно с выходом компаратора 8 с выходом блока 9

запуска АЦП, тактовый вход АЦП 6 связан с выходом генератора 11 тактовых импульсов, третий вход АЦП б связан с выходом компаратора 8.

5Схема точной автоматической компенсации представляет собой следящий АЦП 7. Вход следящего блока АЦП 7 связан с выходом мультивибратора 10, а выход подключён к выходу компаратора 8.

0 Схема 12 выдачи информации о коэффициенте передачи датчика состоит из первого управляемого источника 13 опорного напряжения, второго управляемого, источника 14 напряжения и ключа 15.

5 Вход 1-го управляемого источника 13 опорного напряжения связен с источником питания 1 датчика 2, а выход соединен с 1-м входом второго управляемого источника 14 напряжения, второй вход управления кото0 рого соединен с выходом блока 27 управления. Вход ключа. 15 соединен с выходом второго управляемого источника 14 напряжения. Управляемый вход ключа 15 связан с выходом блока 27 управления. Третий выход

5 которого соединен со вторым входом операционного усилителя 4. ;

Схема 16 контроля перегрузки выходного сигнала и питания датчика включает мультиплексор 17, первый и второй компараторы

0 18 и 19, источник 20 опорного напряжения, схемы 21 ИЛИ, двоичный счетчик-делитель 22, двоично-десятичный счетчик 23, дешифратор 24.

Аналогово-цифровой преобразователь

5 25 связан с выходами операционного усилителя 4, входом блока.27 управления и входом вольтметра 26.

Тензоизмеритель работает следующим образом.

0 Напряжение источника 1 питания поступает на тензометрический датчик 2 канала. На датчик 2 прикладывается усилие. Величина выходного сигнала датчика 2, пропорциональная усилию прикладываемому к 5-

датчику 2, поступает на вход дифференциального усилителя 3, далее на вход операционного усилителя 4 и далее на стрелочный вольтметр 26, который замеряет поступающее на него напряжение.

Схема автоматической компенсации начального небаланса тензорезисторного датчика 5 состоит из автоматической грубой и точной схем компенсации. Схема грубой автоматической компенсации небаланса дат- чика представляет собой двенадцати разрядное АЦП 6 последовательного приближения. На вход АЦП последовательного приближения поступает импульс с блока 9 запуска АЦП, который сбрасывает и залу- екает его. На тактовый вход АЦП 6 последовательного приближения поступает тактовая частота 500 Гц с генератора 11 тактовых импульсов. Время преобразования АЦП последовательного приближения при входной тактовой частоте 500 Гц.50 м.с.

Схема точной автоматической компенсации представляет собой следящий АЦП 7. Время преобразования АЦП следящего типа равно 5 сек. Все это время с выхода ждущего мультивибратора 10 на вход управ- ления следящего АЦП поступает уровень логического нуля. Когда на выходе ждущего мультивибратора 10 станет уровень логической единицы, АЦП прекратит преобразова- ние. Напряжение компенсации, поступающее на первый вход операционного усилителя с выхода схемы автоматической компенсации небаланса датчика, становится равным усиленному напряжению небаланса датчика, поступающего с выхода дифференциального усилителя 3 на второй вход операционного усилителя 4.

Схема выдачи информации о коэффициенте передачи датчика 12 состоит из перво- го управляемого источника 13 опорного напряжения, второго управляемого источника 14 напряжения и ключа 15.

С источника 1 питания датчика в зависимости от величины напряжения питания датчика 1В; 5 В или 10В поступают разные управляющие импульсы на вход первого управляемого источника 13 опорного напряжения, с выхода которого на первый вход второго управляемого источника 14 напря- жения будут поступать разные опорные напряжения. На второй вход управления второго источника 14 напряжения с выхода блока управления поступает управляющий импульс. С выхода второго управляемого источника 14 напряжения на вход ключа 15 будут поступать напряжения нужной величины. На управляемый вход ключа 15 на время выдачи информации о коэффициенте передачи датчика с выхода блока управления будет поступать уровень логического нуля, ключ на это время замкнется и с его выхода напряжение поступит на вход операционного усилителя 4.

С выхода блока управления на управляемый вход операционного усилителя 4 в зависимости от желаемого коэффициента усиления усилителя будут поступать разные управляющие импульсы. С выхода операционного усилителя 4 увеличенный уровень напряжения, пропорциональный коэффициенту передачи датчика, поступит на вольтметр 26, на записывающее устройство блока 27 управления, а также на вход АЦП 25, преобразующий аналоговый сигнал в соответствующий цифровой код, отображающий на табло Нагрузка на датчик в %. Выходы всех каналов и выходы питания датчиков поступают на соответствующие входы мультиплексора 17, натри кодовых входа выбора мультиплексора поступают с выхода двоично-десятичного счетчика 23 поочередно двоичные коды, соответствующие цифрам от нуля до восьми. Когда на кодовом входе будет цифра 1, то сигнал с выхода 1-го канала поступит на выход мультиплексора 17, то есть номеру на кодовом входе будет соответствовать номер канала, сигнал которого пройдет на выход мультиплексора 17. С выхода мультиплексора сигнал поступит на не инверсный вход первого и инверсный вход второго компараторов 18 и 19. На инверсный вход первого компаратора 18 и неинверсный вход второго с выхода источника 20 опорного напряжения поступают соответственно напряжения +10 В и -10 В, для контроля перегрузки выходного сигнала или соответственно-0,4 В и +0,4 В для контроля перегрузки питания датчика, в зависимости от двоичного кода, поступившего на кодовые входы источника опорного напряжения, С выхода тактового генератора 11 тактовая частота 500 Гц поступает на счетный вход двоичного счетчика-делителя 22, с выхода которого импульсы частотой 1 Гц поступают на счетный вход двоично-десятичного счетчика 23,

На выходе двоично-десятичного счетчика 23 поочередно появляются двоичные коды. В случае превышения выходным сигналом канала уровня ±10 В±2% или уменьшения напряжения питания датчика до уровня менее ± 0,4 В на выходе первого или второго компараторов появится уровень логической единицы, который вызовет появление логической единицы на выходе схемы ИЛ И 21 и на входе запрета дешифратора 24. Когда на входе запрета дешифратора 24 уровень логической единицы, то двоичный код с выхода двоично-десятичного счетчика,

поступивший на кодовые входы дешифратора, преобразуется в нем в десятичный код и с выхода дешифратора десятичный код поступает на блок управления, где индицируется цифра, соответствующая номеру канала, в котором произошла перегрузка выходного сигнала канала или питания датчика.

Таким образом, положительный эффект от внедрения предполагаемого изобретения заключается в повышении достоверности измерения тензосигналов.

Формула изобретения Тензоизмеритель, содержащий после довательно соединенные источник питания датчика, датчик, дифференциальный усилитель и операционный усилитель, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что, с целью повышения достоверности измерения, он снабжён последовательно соединенными блоком запуска и мультивибратором, генератором тактовых импульсов, блоком управления; аналого-цифровым преобразователем, вольтметром, схемой автоматической компенсации начального небаланса датчика, выполненной в виде последовательно соединенных следящего аналого-цифрового преобразователя, компаратора и аналого- цифрового преобразователя последовательного приближения, схемой выдачи информации о коэффициенте передачи датчика, выполненной в виде последовательно соединенных первого и второго управляемых источников опорного напряжения и ключа, и схемой контроля перегрузки выходного сигнала и питания датчика, выполненной в виде последовательно соединены двоичного счетчика, делителя, двоично-десятичного счетчика, мультиплексора, первого компаратора, схемы ИЛИ и дешифратора источника опорного напряжения, вход которого соединен с выходом двоично-десятичного счетчика, а первый выход - с вторым входом первого компаратора, и второго компаратора, первым входом соединенного с выходом мультиплексора, вторым входом - с вторым выходом источника опорного напряжения, а выходом - с вторым входом схемы ИЛИ, вы.ход двоично-десятичного счетчика соединен с вторым входом дешиф-. ратора, выход блока запуска соединен с вхо- дом управления аналого-цифрового

преобразователя последовательного приближения., второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и входом двоичного счетчика делителя, а выход - с первым входом компаратора схемы

автоматической компенсации начального небаланса датчика, второй вход которого соединен с вторым выходом дифференциального усилителя и вторым входом операционного усилителя, первый вход которого

соединен с выходом ключа, а выход соединен с входами вольтметра, аналого-цифрового преобразователя и блока управления, выход которого соединен с входами управления второго управляемого источника

опорного напряжения, ключа и операционного усилителя, выход мультивибратора соединен с входом следящего аналого-цифрового преобразователя, выход источника питания датчика соединен с входом первого управпяемого источника опорного напряжения, а выходы источника питания датчика и операционного усилителя соединены соответственно с входами мультиплексора.