УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ И НАГРУЗОК Советский патент 1973 года по МПК G01N3/06 G01B7/16 

1

Изобретение относится к измерительно; технике.

Известны устройства для измерения деформаций и нагрузок к испытательной машине, содержащие электрический датчик деформаций, усилитель сигнала датчика, устройство сравнения и лентопротяжный механизм с ведущим и ведомыми барабанами и электродвигателями привода ведущего и ведомых барабанов.

Цель изобретения - повысить надежность и быстродействие измерений.

Предлагаемое устройство отличается тем, что оно снабжено фазочувствительным реле, управляющая цепь которого соединена с усилителем сигнала датчика, выходные цепи - с электродвигателями привода ведомых барабанов. Привод ведущего барабана выполнен в виде двух электродвигателей, валы которых жестко соединены между собой.

Устройство снабжено так же двумя электронными ключами, например, выполненными на транзисторах, управляющие цепи которых соединены с выходными цепями фазочувствительного реле, а выходные цепи ключей включены в цепи управляющих обмоток двигателей подмотки.

Фазочувствительное реле может быть выполнено в виде логической схемы, состоящей из формирующих каскадов, на вход которых

поданы напряжения с выхода усилителя, управляющего двигателями подмотки, сдвину тые на 180°; схем «НЕ, соединенных с выхо дами формирующих каскадов; схем «И с

двумя входами, один из которых соединен с выходом схемы «НЕ, а другой - с цепью питания датчика; триггера с двумя устойчивыми состояниями, входы которого соединены с выходами схем схемы «ИЛИ с двумя в.кодами, соединенными с выходами схем схем «И с двумя входами, один из которых соединен с выходом триггера, а другой - с выходом схемы и выходами, соединенными с управляющими цепями электронных ключей.

Возможно выполнение фазочувствительного реле в виде демодулятора, например, на транзисторах, входы которого соединены с выходом усилителя и с цепью питания датчика, а

выходы - с управляющими цепями электропных ключей, а таклче в виде электромагнитного реле.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема фазочувствительного реле, выполненного в виде электромагнитного реле, управляющего двигателями привода ведомых барабанов; на фиг. 3 - схема включения электронных реле; на фиг. 4 - схема выполнения фазочувствительного реле в виде логической схемы; на

фиг. 5 - схема выполнения фазочувствительного реле в виде демодулятора.

Предлагаемое устройство содержит электрический датчик деформаций 1, усилитель 2 сигнала датчика 1, источник нитания 3, устройство 4 сравнения с реохордом, фазочувствительное реле 5 и лентопротяжный механизм. Последний состоит из ведуш,его барабана 6, приводимого в движение двумя двигателями 7 и 8, валы которых жестко соединены между собой, ведомых барабанов 9 и 10 с приводами 1 к 12 соответственно, леиты 13 и шкалы 14.

Кроме того, устройство содержит динамометр с датчиком 15, жестко связанный с пассивным захватом 16 испытуемого образца, усилитель 17, источник питания 18, устройство сравнения с приводимым в движении двигателем 19, реохордом 20, снабл епиым стрелкой 21, шкалой 22 и кареткой 23 записи.

Па стаиине 24 испытательной машины закреплено нагружающее устройство 25. Активный захват 26 испытуемого образца жестко соединен с нагружающим устройством 25 и через редуктор - с сельсин-датчиком 27.

Сельсин-датчик 27 электрически связан с сельсин-приемником 28.

Переключатель Пк предназначен для выбора рода регистрации: регистрации истинной деформации образца при съеме сигнала с датчика / или регистрации перемещения активного захвата 28 при съеме сигнала с сельсиндатчика 27.

Фазочувствительное реле 5 выполненное, например, в виде электромагнитного реле (см. фиг. 2) имеет одну обмотку, включенную на выход усилителя 2, а другие питаются напряжением от источника 3 питания.

В качестве двигателей привода ведомых барабанов (двигателей, подмотки) // и 12 могут быть использованы двигатели постоянного тока с серцесным включением обмоток статора и гасящими сопротивлениями R1-R4 или асинхронные двигатели с конденсаторным цуском (на чертеже не показаны).

Электронные ключи, используемые в сочетании с электромагнитным реле и содержащие транзисторы , регисторы и диоды , позволяют разгрузить контакты реле от значительного тока обмоток двигателей, тем самым предохраняют их от нагорания.

Если Фазочувствительное реле 5 выполнено в виде логической схемы, то оно содержит формирующие каскады 29 и 30, входы которых соединены с силителем 2 инверторы 31 и 32 (схемы «ПЕ), соединенные с выходом формирующих каскадов схемы «И (55 и 34} с двумя входами, один из которых соединен с выходом схемы «НЕ, а другой - с цепью питания датчика; триггер 55 с двумя устойчивыми состояниями, входы которого соединены с выходами схем схему «ИЛП (36) с двумя входами, соединенными с выходами схем схемы «П (57 и 5S) с двумя входами, один из которых соединен с выходом триггера

55, а другой - с выходом схемы «ИЛИ (56) и выходами, соединенными с управляющими цепями электронных ключей (ЭК) 30 и 40; формирующий каскад 41, связанный по входу с источником питания 3, а по выходу - со схемами «И.

Фазочувствительное реле 5, выполненное в виде демодулятора, представляет собой известную схему демодуляторов, предназначенных для работы на дифференциальную нагрузку (см. фиг. 5). Выход демодулятора Д подключен к базам транзисторов Т7 и Т8. Тиристоры Д5 и Д6 открывают цепи питания унравляющих обмоток двигателей // и 12 только при появлении на базе одного из транзисторов Т7, Т8 отрицательного потенциала.

Испытуемый образец 42 устанавливают в захваты 16 и 26 мащины, а переключатель Пк - в соответствующее положение. Включают питание и привод машины, предварительно выбрав скорость перемещения активного захвата 26, амплитуду циклической нагрузки и т. д. По щкале 22 регистрируют величины нагрузок за цикл, но щкале 14 ведущего барабана 6 лентопротяжного механизма - величину деформации (или смещения активного захвата 26). Па ленте 13 производится запись диаграммы. В исходном состоянии (когда сигнал

на выходе усилителя 2 равен нулю) транзисторы ТЗ и Т4 электронных ключей заперчы положительным по отнощению к земле напряжением, а следовательно заперты и остальные транзисторы. Двигатели // и 12 не работают.

Появление деформации вызывает появление сигнала на выходе усилителя 2. В зависимости от фазы сигнала на базу транзистора ТЗ будет подано отрицательное относительно земли напряжение. Транзистор откроется, и через одну

из обмоток двигателей потечет ток. Двигатели начинают вращаться с разными скоростями в соответствии с установленными гасящими сопротивлениями. Схема повышения быстродействия работает

следующим образом. Два напряжения с усилителя 2 (см. фиг. 4), сдвинутые на 180° по отнощению к земле, поданы каждое на своего формирующего каскада 29 и 30. Напряжения с выходов формирующих каскадов прямоугольной формы поданы на инверторы 5/ и 32, на выходе которых появляются нрямоугольные импульсы.

Эти импульсы поданы на вход схем «И (55 и 34) к схемы «ИЛИ (55). Схема «ИЛИ

{36} осуществляет суммирование импульсов и на ее выходе получается постоянное напряжение. Фаза прямоугольных напряжений на выходах каскадов 29 и 30 по отношению к напряжению источника питания 5 может измепяться на 180° в зависимости от знака деформации испытуемого образца или направления перемещения активного захвата 26 машины. Формирователь 42 формирует импульс, сдвинутый по времени на половину длительности импульса, снимаемого с одной из схем

«НЕ (31 и 32) в зависимости от соотношения фаз напряжений на входах каскадов 29 и 30.

Таким образом, совпадение происходит только в одной схеме «И (33 или 34) и выходной импульс соответствующей ячейки осуществляет переброс триггера 35.

С выхода триггера 35 импульсы подаются на схемы совпадений 37 и 38, на другие входы которых подано постоянное напряжение со схемы «ИЛИ (36). Следовательно, при деформации образца (при перемещении захвата) на выходе одной из схем «И (37 или 38) всегда постоянное напряжение. Это напряжение подается на электронные ключи 39 и 40, включенные в цепях обмоток двигателей // и 12. Быстродействие лентопротяжного механизма в этом случае практически определяется инерционностью применяемых в нем электродвигателей.

Предмет изобретения

1. Устройство для измерения деформаций и нагрузок к испытательным мащинам, содержащее электрический датчик деформаций, усилитель сигнала датчика, устройство сравнения и лентопротяжный механизм с ведущим и ведомым барабанами и электродвигателями привода ведущего и ведомых барабанов, отличающееся тем, что, с целью повыщения быстродействия, оно снабжено фазочувствительным реле, управляющая цепь которого соединена с усилителем сигнала датчика, а выходные цепи - с электродвигателями привода ведомых барабанов, а привод ведущего барабана выполнен в виде двух электродвигателей, валы которых жестко соединены между собой.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности, оно снабжено двумя электронными ключами, например, выполненными на транзисторах, управляющие цепи которых соединены с выходными цепями фазочувствительного реле, а выходные цепи ключей включены в цепи управляющих обмоток двигателей подмотки.

3.Устройство по п. 2, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, фазочувствительное реле выполнено в виде логической схемы, состоящей из формирующих

каскадов, на вход которых поданы напряжения с выхода усилителя, управляющего двигателями подмотки, сдвинутых на 180°, схем «НЕ, соединенных с выходами формирующих каскадов, схем «И с двумя входами, один из

которых соединен с выходом схемы «НЕ, а другой - с цепью питания датчика, триггера с двумя устойчивыми состояниями, входы которого соединены с выходами схем «И, схемы «ИЛИ с двумя входами, соединенными с выходами схем «НЕ, схем «И с двумя входами, один из которых соединен с выходом триггера, а другой - с выходом схемы «ИЛИ, и выходами, соединенными с управляющими цепями электронных ключей.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, фазочувствительное реле выполнено в виде демодулятора, например, на транзисторах, входы которого соединены с выходом усилителя и с

цепью питания датчика, а выходы - с управляющими цепями электронных ключей.

COHJ

, I I

-tJSiJ- LJ

г

Фиг Z

liAS Л

: ::

ffZl