Устройство для измерения экстремальных значений усилий Советский патент 1982 года по МПК G01L1/22 G01R19/04 

1

Изобретение относится к приборостроению, а именно к электроизмерительной технике.

Известно устройство для измерения усилий, содержащее тензометрический датчик, соединенный с импульсным источником пит-ания, декодирующий преобразователь компенсирующего напряжения, выполненный по схеме равномерно-ступенчатого преобразования, нуль-орган и электронные счетчики l.

Недостатки известного устройства низкая точность измерения и невысокое быстродействие, что существенно ограничивает область его применения.

Наиболее близким к изобретению решением по технической сущности является устройство для измерения усилий, содержащее цифровой индикатор, тензомост, вход которого соединен с выходом генератора несущей частоты, первым входом демодулятора и через выпрямитель - с цифро-аналоговым

преобразователем, выходы которого через первые входы нуль-органов соединены со входами реверсивного счетчика импульсов, его выходы соединены со входами цифро-аналогового преобразователя, а.выход тензомоста соединен со вторым входом демодулятора выход которого соединен со вторыми входами нуль-органов 2.

10 Недостатком известного устройства является ограничение функциональных возможностей, что не позволяет использовать его для измерения экстремальных значений усилий и сужает

15 область его применения.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.

20 Указанная цель достигается тем, что в устройство введены триггер, две схемы совпадения, схема ИЛИ и логическая схема, причем входы триггера подключены к выходам нуль-органов, к входам реверсивного счетчика импульсов И к первым входам схем совпадения, ее выходы подключены ко входамСхемы ИЛИ, выход которой подключен к управляющему входу логической схемы, а ее вход подключен к выходам реверсивного счетчика импульсов, и ко входам цифро-аналогового преобразователя, выходы логической .схемы подключены ко входам цифрового индикатора, а выходы триггера подключены ко вторым входам кем совпадения.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство состоит из тензомоста 1, вход которого соединен с выходом генераторз 2 несущей частоты, первым входом демодулятора 3 и через выпрямитель « с цифро-аналоговым преобразователем 5- Выход демодулятора 3 соединен со вторыми входами двух нуль-органов 6 и 7, выходы которых соединены соответственно со входом сложения и входом вычитания реверсивного счетчика импульсов 8. Выходы реверсивного счетчика импульсов 8 соединены со входами логической схемы 2 и со входами цифро-аналогового преобразователя 5, выходы которого сое.г-тены с первыми входами нуль-органов 6 и 7 причем-выходы логической схемы 9 соединены со входами цифрового индикатора 10. Первый вход триггера 11 соединен с выходом нуль-органа 6, входом сложения реверсивного счетчика импульсов 8 и первым входом схемы совпадения 12, а второй вход триггера 11 соединен с выходом нуль-органа 7, входом вычитания реверсивного счетчика импульсов 8 и первым входом схемы совпадения 13 Выходы схем совпадения 12 и 13 соединены со входами схемы ИЛИ 1, выход которой соединен с управляющим входом логической схемы 9, а первый и второй выходы триггера 11 соединены со вторыми входами, соответственно, схем совпадения 12 и 13Устройство работает следующим образом.

При воздействии измеряемого усилия тензорезисторы тензомоста 1 изменяют свое сопротивление, вследствие чего происходит разбаланс тензомоста 1 и на его выходе появляется напряжение несущей частоты, модулированное напряжением деформации.

Это .напряжение поступает на демодулятор 3, в котором происходит выделение сигнала модулирующей частоты. Сигнал на выходе демодулятора 3, пропорциональный измеряемому усилию, поступает на первые входы нуль-органов 6 и 7Пороги срабатывания нуль-органов 6 и 7 отличаются на один уровень

квантования. Если напряжение с выхода демодулятора 3 увеличивается и достигает порога срабатывания нульоргана 6, он срабатывает и выдает импульс, который поступает на вход

сложения реверсивного счетчика импульсов 8 и увеличивает на единицу записанное в нем число. Увеличение на единицу числа в реверсивном счетчике импульсов 8 приводит к увеличению на уровень квантования выходного напряжения цифро-аналогового преобразователя 5 подаваемого на вторые входы нуль-органов 6 и 7- Если же напряжение с выхода демодулятора 3 уменьшается и достигает порота срабатывания нуль-органа 7, он срабатывает и выдает импульс, который поступает на вход вычитания реверсивного счетчика импульсов 8 и уменьшает на единицу записанное в нем число. Уменьшение на единицу числа в реверсивном счетчике импульсов 8 приводит к уменьшению на уровень квантования выходного напряжения с ифроаналогового преобразователя 5В процессе измерения при достижении выходным напряжением модулятора 3 порога срабатывания нуль-органов 6 или 7 имеет место равенство напряже AIA выходное напряжение цифро-аналогового преобразователя 5)- Напряжение ционально текущему значению кода N, находящемуся в реверсивном счетчике импульсов 8, и напряжению питания цифро-аналогового преобразователя 5, т.е.

(1)

Vu.an 1%- N . V

выходное напряжение генератора 2 несущей частоты; соответственно, коэффициенты преобразования выпрямителя и цифро-аналогового преобразователя 5Напря;кение на выходе демодулятора 3 для случая измерения усилий ПО схеме полного тензомоста 1 равно (2) V - к, где К , К - соответственно, коэффициенты преобразования тензомоста 1 и демодулятора 3; R, ЛК - соответственно, значения активного сопротив ления и приращения активного сопротивлени тензорезисторов тензомоста 1. Поставив выражения (1) и (2) в равенство V выполнив необ преобразования, получаем сле дующее выражение для уравнения измерения предлагаемого устройства N K-i uR К - К R Таким образом текущее значение ко да N в реверсивном счетчике импульсов 8 в каждый момент времени сказывается пропорциональным измеряемому усилию. При дальнейшем увеличении входного сигнала описанная работа устройства повторяется, причем триггер 11, установленный по первому вхо ду в единичное состояние первым из выходных импульсов нуль-органа 6, открывает по второму входу схему совпадения 13 и своего состояния не изменяет до достижения напряжением ид, пропорциональным измеряемому усилию, значения максимума. После достижения значения максимума напряжения. Уд 1,/v начинает уменьшаться и теперь уже срабатывает нуль-орган 7 импульс с выхода которого уменьшает на единицу число в реверсивном счетчике импульсов 8, а, следовательно, и уровни срабатывания нуль-органов 6 и 7- Этот же импульс поступает через схему совпадения 13 {по второму входу она открыта единичным потен|Циалом с входа триггера 11) и через схему ИЛИ 1 на разрешающий вход логической схемы 9. в результате чег значение максимума переписывается из реверсивного счетчика импульсов 8 в цифровой индикатор 10, который имеет два индикаторных табло-табло максимумов и табло минимумов. Кроме того импульс с выхода нуль-органа 7 устанавливает по второму входу в нулевое состояние триггер 11,который закрывает схему совпадения 13 для прохождения последующих импульсов с выхода нуль-органа 7 при дальнейшем уменьшении входного сигнала и открывает по второму входу схему совпадения 12. При прохождении напряжением значения минимума и дальнейшем его увеличении снова срабатывает нульорган 7 и импульс с его выхода поступает через схему совпадения 12 (по второму входу она открыта единичным потенциалом с выхода триггера 11) и через схему ИЛИ Т на разрешающий вход логической схемы 9, в результате чего значение минимума переписывается из реверсивного счетчика импульсов 8 в цифровой индикатор 10. Введение новых блоков - триггера, двух схем совпадения, схемы ИЛИ и логической схемы в устройство значительно расширяет его функциональные возможности и поэтому может быть использовано при создании приборов электроизмерительной техники, предназначенных для измерения экстремальных значений усилий и нагрузок, действующих на различные конструкции. Формула изобретения Устройство для измерения экстремальных значений усилий, содержащее цифровой индикатор, тензомост, вход которого соединен с выходом генератора несущей , первым входом демодулятора и через выпрямитель с цифро-аналоговым преобразователем, выходы которого .через первые входы нуль-органов соединены с входами реверсивного счетчика импульсов, выходы которого соединены с входами цифро-аналогового преобразователя, а выход тензомоста соединен с вторым входом демодулятора, выход которого соединен с вторыми входами нуль-органов, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены триггер, две схемы совпадения, схема ИЛИ и логическая схема, причем входы триггера подключены к выходам нуль-органов, к входам реверсивного счетчика импульсов и к первым входам схем совпадения, их выходы подклгчены к входам схемы ИЛИ, выход которой подключен к управляющему входу

логической схемы, а ее вход подключен к выходам реверсивного счётчика импульсов и к входам цифро-аналогового преобразователя, выходы логической схемы подключены к входам аифро:вого индикатора, а выходы триггера подключены к вторым входам схем совпадений ..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторскоесвидетельство СССР № 30353, кл. G01 L l/Oi, 1971.

2,Авторскоесвидетельство СССР № 572669, «л. G01 L 1/22, 1971 (прототип).