Тензотелеметрическое устройство Советский патент 1977 года по МПК G01B7/16 

1

Изобретение относится к измерительной технике .и предназначено для измерения деформации элементов конструкций, деталей машин, приборов и т.д., а также усилий, напряжений, крутящих моментов и т.п., прилагае- 5 мых к указанным элементам, и передачи этих данных на пост централизованной обработки.

Известно телеметрическое устройство ll, содержащее автогенератор, преобразователь, 10 усилитель и выходной каскад. В этом устройстве преобразователь является частью контура автогенератора, что приводит к воздействию паразитных параметров на рабочую частоту автогенератора. Известное устройство 15 работает в непрерьтном режиме и потребляет сравнительно большую мощность.

Наиболее близким по технической сущности к описываемому изобретению является тензометрическое устройство, содержащее 20 блок питания, управляемый по частоте генератор импульсэз, подключенный вьтодами питания к выходу блока питания, тензометрическнй мост, соединенный диагональю питания с выходом генератора импульсов, усили- 25

тель, вход которого подключен к измерительной диагонали тензометрического моста, детектор, подключенный входом к усилителю, а выходом - к управляющему входу генератора импульсов и высокочастотный генератор

В известном тензометрическом устройстве полезный сигнал получают на измерительной диагонали моста в результате внешнего воздействия на тензометрический датчик моста. Этот сигнал усиливается усилителем, который питается от блока питания постоянного тока (например, батареи). Постоянное потребление блоками схемы мощности от .источника питания снижает срок его службы 2.

Цель изобретения - снижение потребляемой мощности.

Это достигается тем, что выводы питания усилителя и генератора высокой частоты подключены к выходу генератора импульсов.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства: на фиг. 2 то же, принципиальная схема.

Блок-схема (фиг. 1) содержит блок 1 питания, управляемый по частоте генератор 2 импульсов, тензометрический мост 3, усилитель 4, детектор 5 и генератор 6 высокой частоты. Принципиальная схема (фиг. 2) содержит генератор импульсов, выполненный в виде блокинг-генератора 7 на транзисторе с времязадаюшим конденсатором 8, импульсным трансформатором 9 и схемой управления час тотой на транзисторе 1О. Тензометрический мост образован обмотками 11 и 12 импульс ного трансформатора и тензорезисторами 13 и 14. Усилитель выполнен в виде интеграль ного операционного усилителя 15 с дифференциальным входом с цепью отрицательной обратной связи из резисторов 16 и 17) по типу неинвертируюшего усилителя напряжения. Выводы операционного усилителя обозначены буквами: а - плюс питания, сГ минус питания, - общий, г - инвентируюший вход, д - неинвентирующий вход, 5 -выход. Детектор 9 импульсов содержит полупроводниковый диод 18 и конденсатор 1 Генератор высокой частоты выполнен на тра зисторе 20 по схеме емкостной трехточки. Выход блока 1 питания подключен к выводам питания генератора 2 импульсов, выход которого соединен с диагональю питания тензометрического моста 3. Измерительная диагональ тензометрического. моста 3 подключена к входу усилителя 4, выход которого подключен к детектору 5. Выход детектора 5 соединен с управляющим входом гене ратора 2. Диагональ питания тензометрического моста 3 и выводы питания усилителя 4 и генератора 6 высокой частоты подключены к выходу генератора 2 импульсов. Устройство работает следующим образом. При деформации исследуемого объекта изменяется величина сопротивления тензо- резисторов 13 и/или 14 и тензометрический мост 3 выходит из состояния равновеси Импульсное напряжение разбаланса тензо- метрического моста 3, усиленное усилителем 15, через диод 18 подается на конденсатор 19. Постоянное напряжение на конденсаторе 19 через транзистор 10 управляет током разряда конденсатора 8, а следовательно, и частотой следования импульсов блокинг- генератора. Генератор высокой частоты генерирует радиоимпульсы с частотой следования, равной частоте колебаний блокинг-генератора, т.к. питается от выхода блокинг-генератора. Информацию о результате измерения несет частота следования радиоимпульсов, определяемая величиной воздействия внешней силы на тензорезисторы 13 и 14 тензометрического моста 3 и изменением в связи с этим частоты следова ния импульсов блокинг-генератора изменявмых сигналом разбаланса моста 3 через усилитель 15, диод 18 и транзистор 10. Амплитуда импульсов напряжения на выходе усилителя 15 определяется выражением Умвых о KUnex где и -амплитуда входного импульса, К - коэффициент усиления усилителя, Q - амплитуда выходного импульса при U С, равная примерно половине амплитуды импульса напряжения питания. В приведенном вьфажении знак перед вторым слагаемым определяется полярностью напряжения небаланса моста 3. Конденсатор 19 заряжается до напряжения U , равного амплитуде выходного импульса. U -UO- UMBX Частота блокинг-генератора 7 пропорциональна току разряда конденсатора 8. В свою очередь, ток разряда пропорционален напряжению U(. . Следовательно, (UotKUMbO, где ( - коэффициент пропорциональности. Выражение (2) показывает, что частота линейно зависит от амплитуды пропорциональной измеряемой информации. Перевод усилителя на импульсное питание уменьшает потребляемую им мощность в несколько раз (в число раз, равное скважности питающих импульсов) и повышает помехоустойчивость устройства. Питание тензометрического моста 3, усилителя 4 с детектором 5 импульсов и генератора 6 высокой частоты от одного выхода упрощает схему. Снятие напряжения питания непосредственно с коллектора транзистора .импульсного генератора позволяет повысить точность устройства (отсутствуют искажения питающих .импульсов, вносимые импульсным трансформатором) и исключить из схемы ВЬОСОДНуЮ DO- мотку импульсного трансформатора. Из формулы (2) следует, что при отсутствии деформации исследуемого объекта, когда частота блокинг-генератора ид равна некоторому среднему значению f о(. U . Следовательно, предлагаемое устройство не требует при- мецения балансировочного сопротивления. Формула изобретения Тензотелеметрическое устройство, содеращее блок питания, управляемый по частоте енератор импульсов, подключенный вьтодами итания к выходу блока питания, тензомерическкй мост, соединенный диагональю итания с выходом генератора й у1пуяьсоВ; силитель, вход которого подключен к измеительной диагонали тензометрического моета, детектор, подключенный входом к усилителю, а выходом - к управляющему входу генератора импульсов, и высокочастотный генератор, отличающееся тем, что, с целью снижения потребляемой мощности, вьшоды питания усилителя и генератора

высокой частоты подключены к выходу генератора импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Барсуков Ф. И., Русаков Ю, Б. Элементы и устройства радиотелеметрических систем, М., изд-во, Энергия, 1973г., стр. 92-111.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 357454. М.Кл. В 7/16,26.02.71.