Устройство для измерения усилий Советский патент 1979 года по МПК G01L1/12 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ;

преобразователя. Применение операцирн-. ных усилителей является лишь необходимым, но не .достаточным, условием полного уртранения погрешностей, так как операционные усилители сами имеют погрешности. .., .

Целью изобретения является повышение точности силоизмерительного устройства.

Это достигается тем, что в известное устройство для измерения усилий введен дополннтельньй выпрямитель амплитуднбго значения, выполненный на основе операционного усилителя постоянного тока, причем концы двух одинаковых сигнальных обмоток соединены в общей точке, между которой и началом одной из указанных обмоток включен основной выпрямитель, вход диода которого соединен с началом обмотки, а один вход операционного усилителя дополнительного выпрямителя подключен к началу другой сигнальной обмотки, причем другой вход операционного усилителя соединен с выходом диода основ:Ного выпрямителя, положительный выход которого соединен с отрицательным выходом дополнительного выпрямителя, . между положительным выходом которого и отрицательным выходом основного вы:Прямителя включен измерительный прибор.

На входную цейь дополнительного выпрямителя подается разность между амплитудным значением ЭДС выходной об. мотки и выходным напряжением основног выпрямителя. Соответствующее этой раэности выходное напряжение дополнительного выпрямителя суммир5 ется с выходным напряжение основного выпрямителя. Таким образом, с помощьюдополнительйого выпрямителя, выполненного на основе операционного усилителя, измеояют падение напряжения в прямом на- дравлении на диоде основнотхз выпрямителя и прибавляют это пёщёние напря жения к выходному напряжений) основног выпрямителя.J

На чертеже показан пример выполнения электрической схемы устройства для измерения усилий.

Устройство содержит магнитоупругий преобразователь трансформаторного типа с намагничивающей 1 и одинаковыми сигнальными 2 и 3 обмотками, расположен Hbiioi,Например, в отверстиях сердечник 4, диоды 5, 6, 7, конденсаторы 8, 9, операционный усилитель 10 постоянного

,тока, транзистор И, резисторы 12, 13, 14 и измерительный прибор 15. Сигнальлше обмотки 2 и 3 имеют одинаковое число витков и расположены в одних и Тех же отверстиях сердечника. Концы сигнальных обмоток и. зажим конденсатора 8 образуют общий узел, являющийся отрицательным зажимом основного вы- прямителя амплитудного значения, цепь которого состоит из конденсатора 8 и диода 5, подключенного анодом к началу обмотки 2. Начало обмотки 3 через резистор 14 подключено к входному зажиму уЬилителя 10, второй входной зажим которого через диод 6 соединен с выходом этого же усилителя, а через резистор .13 соединен с эмиттером транзистора 11, включенного совместно с резистором 12 по схеме эмиттерного повторителя. Коллектор транзистора 11 соединен с положительным зажимом истоника питания (+), а между эмиттером этого транзистора и нулевым зажимом источника питани.я включен резистор 12. Конденсатор 9 включен между нулевым зажимом Источника питания и базой транзнстора 11, соединенной с катодом диода 7, анод которого подключен к выходу усилителя 10.. Операционный усилитель 10 постоянного тока, диоды 6, 7, конденсатор 9, транзистор 11, резисторы 12, 13 образуют добавочный выпрямитель амплитудного значения, выходными зажимами которого являются зажимы резистора 12. Катод диода 5 (положительный важнм основного выпрямителя)

.так же, как и один из зажимов резистора 12, подключен к нулевому зажиму источника питания, а параллельно цепи состоящей из последовательно включённых конденсатора 8 и резистора 12, вклчен измерительный прибор 15.

Устройство работает следующим образом. Под действием измеряемой силы, приложенной к сердечнику 4 магнитоупругого преобразователя, на зажимах сигнальных обмоток 2 и 3 появляется напряжение переменного тока. При этом из-за падения напряжения на диоде 5 Конденсатор 8 заряжается до напряжения несколько меньшего, чем амплитуда ЭДС обмотки 2. В полупериоды изменения ЭДС обмотки 2, когда диод 5 открыт, ЭДС бомотки 3, численно равная ЭДС обмотки 2, и напряжение на конденсаторе 8 направлены встречно. Если

мгновенное значение ЭДС сигнальной о&мотки больше напряжения конденсатора . 5 3 то по цепи,, содержащей вход усилителя 10, резистор 13 и измерительный прибор 15 с параллельно подключенной к нему ветвью, состоящей из конденсатора 8 и резистора 12, протекает ток. В ревультате выходное напряжение усилителя становится больше нуля, что приводит к заряду конденсатора 9 чербз диод 7. Транзистор 11 открывается, и из-за зависимости напряжения на входе усилителя 10 от напряжения на резисторе 12, т.е. благодаря наличию отрицательной обратной связи, напряжение на резисторе 12 становится близким к разности между амплитудой ЭДС сигнальной обмот ки и напряжением на конденсаторе 8.. Напряжение на измерительном приборе 15 становится больше напряжения на кон денсаторе 8 на величину напряжения на резисторе 12. Таким образом, уменьшается разница между амплитудным значением ЭДС сигнальной обмотки и напряжением на зажимах измерительного прибора 15. При мгновенном значении ЭДС сигнальной обмотки, меньшем напря на конденсаторе 8, или в полупе(риод, когда эта ЭДС и напряжение на конденсаторе 9 действуют согласно, выходная цепь усилителя запирается,диЬдом 7. При этом выходной зажим усилителя 10 имеет отрицательный потенциал, диод 7 закрыт, а напряжение на резисторе 12 поддерживается на практически преж:Нем уровне благодаря протеканию через базу транзистора 11 тока разряда конденсатора 9. Фильтр на входе измерительного прибора 15-и элементы, служащие для изменения масштаба преобразования на чертеже не показаны. Считается, что они входят в схему измерительного прибора 15. Использование нового элемента дополнительного выпрямителя, выполнен.ного на базе операционного усилителя, а также новой схемы включения этого выпрямителя совместно с основным вьн 34 прямителем с помошью дополнительной сигнальной обмотки, выгодно отличает , силоизмерительное устройство от прототипа, так как уменьшается погрешность, связанная с. преобразованием переменного напряжения сигнальной обмотки в постоянное. Расширяется область применения силоизмерительного устройства. Формула изобретения Устройство для измерения усилий, содержащее магнитоупругий преобразователь с Намагничивающей и сигнальными обмотками, расположенными на о6щем магнитопроводе, выпрямитель амплитудного значения выходного сигнала и измерительный приобр, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введен дополни- тельньй выпрямитель амплитудного значения, выполненный на основе операционного усилителя постоянного тока, причем концы двух одинаковых сигнальных обмоток соединены в общей точке, между которой и началом одной из указанных о моток включен основной выпрямитель, вход диода которого соединен с началом обмотки, а один вход операционного усилителя дополнительного выпрямителя подключен к началу другой сигнальной обмотки, причем другой вход операционного усилителя соединен с выходом диода основного выпрямителя, положительный выход которого соединен с отрицательным выходоМ дополнительного выпрямителя, между положительйьгм выходом которого и отрицательным выходом основного выпрямителя включен измерительный прибор. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе , 1.Гуманюк М. Н. Магнитоупругие датчики в автоматике. Киев, 1972. с. 172, рис. 99. 2.Авторское свидетельство СССР №-474710. кл. G 01 L 1/12, 1973. v CZH ч/л Ж ii