Устройство для измерения амплитуды импульсных усилий Советский патент 1982 года по МПК G01L1/00 

1

Изобретение относится к приборостроению, а именно к электроизмерительной технике, и может найти применение при измерении механических усилий и нагрузок, действующих на различные конструкции и устройства.

Известно устройство для измерения амплитуды усилий, содержащее питающий генератор, датчик Деформации, усилитель, запоминающее устройство Г1. ю

Недостатком этого устройства является относительно низкая точность, обусловленная возможным температурным разбалансом преобразователя, остаточными явлениями в упругом элементе, is дрейфом усилителей и запоминающего устройства и др. Также к недостатку относится необходимость получения внешнего управляющего сигнала для сброса показаний при периодических из-зо мерениях усилий.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для измерения амплитуды импульсных усилий.

Содержащее последовательно соединённые питающий генератор, преобразова- тель деформаций, усилитель, пиковый детектор и регистрирующее устройство, причем пиковый детектор выполнен на компараторе и двух ключах, первый из которых подключен через конденсатор, зашунтированный вторым ключом, кобщей шине, при этом первый вход компаратора детектора подключен к сигнальному входу, второй вход компаратора детектора подключен к выходу согласующего каскада, выход компаратора детектора соединен с управляющим входом первого ключа 23-

Недостаток этого устройства - необходимость внешнего управляющего сигнала для установки в исходное состояние и для запуска устройства, что нарушает его автономность.

Цель изобретения - обеспечение автономности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены вычитатель. 96 дополнительный компаратор, три элемента задержки, источник опорного на пряжения и два запоминающих блока, первые входы которых подключены к выходу пикового детектора, а выходы через вычитатель к регистратору, при чем первый вход дополнительного компаратора подключен к выходу пикового детектора, второй вход - к источнику опорного напряжения, а выход - к одному из входов элемента совпадения, другой вход которого подключен к вых ду компаратора детектора, выход эл мента .совпадения через первый, второ и третий элементы задержки соединен с управляющим входом второго запомин юще го блока, при этом выход первого элемента задержки соединен с управля ющим входом Первого запоминающего бло ка, а выход второго элемента задержки подключен к управляющему входу второго ключа. На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит последователь но соединенные питающий генератор 1, преобразователь 2 деформаций, усилитель 3 и пиковый детектор 4. Пиковый детектор h состоит из первого ключа 5}. подключенного через конденсатор 6, зашунтированный вторым ключом 7, к общей шине. Первый компаратор 8, первым входом непосредственно вторым входом через согласующий каскад 9 и выходом непосредственно подключен соответственно к сигнальному входу, к выходу и к управляющему вхо ду первого ключа 5. К выходу пиковог детектора k сигнальными входами подключены два запоминающих устройства 10 и 11, выходами соединенные через вычитатель 12 к регистрирующему устройству 13. Второй компаратор 14 подключен первым входом к выходу пикового детектора 4, и вторым входом к источнику 1.5 опорного напряжения. Выходы .компараторов 8 и 14 через элемент 16 совпадений подключены к . последовательно соединенным первому, втором у и третьему элементам 17т задержки. Выход элемента 17 задерж-. ки подключен к управляющему входу запоминающего устройства 10. Выход элемента 18 задержки подключен к управляющему входу второго ключа 7. Выход элемента 19 задержки подключен к управляющему входу запоминающего устройства 11. 4 Устройство работает следующим образом. Импульс усилия, воздействуя на упругий элемент, например корпус преобразователя 2, станину пресса и другие, приводит его к деформации. Возникающие деформации воспринимаются преобразователем 2 и модулируют в нем переменное напряжение с питающего генератора 1. Далее амплитудно-модули1рованный сигнал формируется по величине усилителем 3 и поступает на вход пикового детектора 4 и на первый вход компаратора 8. Первая положительная полуволна амплитудно-модулированного сигнала амплитудой не менее нескольких милливольт приведет к срабатыванию компаратора 8, так как в начальный момент напряжение на конденсаторе 6, а значит и на втором входе компаратора 8, равно нулю. Ключ 5 открывается и конденсатор 6 заряжается до максимума первой положительной полуволны. После прохождения максимума первой положительной полуволны компаратор 8 возвращается в исходное состояние, закрывая ключ 5 так как текущее значение сигнала на первом входе ком.паратора 8 уменьшается относительно запомненного значения максимума первой положительной полуволны на конд нсаторе 6. В дальнейшем компаратор 8 и соответственно ключ 5 изменяют свои состояния только лишь в случае превышения текущего значения сигнала очередной положительной полуволны запомненного значения напряжения конденсатором 6. Таким образом, на конденсаторе 6 запоминается максимальная амплитуда амплитудно модулированного сигнала разбаланса преобразователя 2 при воздействии импульса усилия. На первый вход компаратора 14, предназначенного для повышения помехоустойчивости устройства, подключен опорный источник 15 с выходным уровнем несколько большим, чем усиленный усилителем 3 сигнал помехи, возникающий при разбалансе преобразователя при воздействии температуры или вибрации. На второй вход компаратора 14 подключен выход пикового детектора 4, т.е. в случае превышения напряжения на компараторе 6 заданного выходного уровня опорного источника 15 компаратор разрешает запуск элемента 17 задержки через элемент 16 совпадений от компаратора 8.

Выходной сигнал компаратора 8 представляет собой пачку импульсов с частотой следования, равной частоте питающего генератора 1, и длительностью пачки, равной длительности изменения амплитуды сигнала от минимального до максимального значений.

Запуском элемента 17 задержки от компаратора Ij осуществляется внутренняя синхронизация работы устройства. Выходным сигналом элемента 17 задержки разрешается запись в запоминающее устройство 10 максимальной амплитуды амплитудно-модулированного сигнала при разбалансе преобразователя под воздействием импульса усилия. Длительность выходного импульса элемента 17 задержки выбирается достаточной для записи мaкcимafльнo возможного сигнала с пикового детектора 4 в запоминающее устройство 10.

Задним фронтом выходного импульса элемента 17 задержки запускается элемент 18 задержки. Выходной импульс элемента задержки 18 - это задержанны на время переходных процессов, обусловленных воздействием на упругий элемент.импульса усилия, импульс с длительностью, достаточной для разряда конденсатора 6 ключом 7. Следовательно, после записи в запоминающее устройство 10 амплитуды импульса усилия и по истечении переходного процес-са и процесса разряда конденсатора 6 в пиковый детектор 4 записывается амплитуда наибольшей положительной полуволны при разбалансе преобразователя деформации либо остаточными явлениями в упругом элементе, либо под воздействием температуры, вибрации и т.д.

Задним фронтом выходного импульса элемента 18 задержки запускаедся элемент 19 задержки с длительностью выходного импульса, достаточной для записи амплитуды наибольшей положительной полуволны при разбалансе преобразователя 2 деформации остаточными явлениями в упругом элементе и т.д. в пиковый детектор 4 и в запоминающее устройство 11.

На первый вход вычитателя 12 поступает уровень напряжения, соответствующий суммарному сигналу разбаланса преобразователя 2 при воздействии иМпульса усилия и нежелательных явлений - остаточных явлений в упругом элементе, температуры, вибрации и т.д а на второй вход сигнал разбаланса

преобразователя только при воздействии нежелательных явлений. Причем сигналы по входам вычитателя 12 поступают неодновременно с задержкой на величину времени переходного процесса системы преобразователь - упругий элемент. Следовательно, регистрирующее устройство 13 фиксирует только амплитуду импульса усилия. Неодновременность поступления сигнала на входы вычитателя 12 практически, не отражается регистрирующим устройством 13 ввиду малой длительности переходного процесса, не превышающей 0,1 с, и относительно большой постоянной времени стрелочных индикаторов (в с лумае применения цифрового отсчетного устройства его постоянная времени искусственно увеличивается).

Перезапись амплитуд последующих импульсов усилия в запоминаю1чее устройство осуществляется автоматически, без предварительного сброса, по сигналам управления с элементов задержки, благодаря малому выходному сопротивлению пикового детектора 4.,

Таким образом, применение предлагаемого устр ойства для контроля усилия, разиваемого оборудованием, выгодно отличает его от известных устройств автономностью, что сокращает время на его установку и расширяет область его применения.

Формула изобретения

Устройство для измерения амплитуды импульсных усилий, содержащее последовательно соединенные генератор, преобразователь деформации чувствительного элемента, усилитель, пиковый детектор выполненный на компараторе и двух ключах, первый из которых подключен через конденсатор, зашунтированный вторым ключом, к общей шине, при этом первый вход компаратора детектора подключен к сигнальному входу, второй вход компаратора детектора подключен к выходу согласующего каскада, выход компаратора детектора соединен с управляющим входом первого ключа, регистратор и элемент совпадения, отличающееся тем, что, с целью обеспечения автономности, в него введены вычитатель, дополнительный компаратор, три элемента задержки, источник опорного напряжения и два запоминающих блока, первые входы которых подключены к выходу пикового детектора, а выходы - через вычитатель к регистратору, причем первый вход дополнительного компаратора подключен к выходу пикового детектора, второй вход - к источнику опорного напряжения, а выход - к одному из входов элемента совладения, другой вход которого подключен к выходу компаратора детектора, .выход элемента совпа- Ю дения через первый, второй и третий элементы задержки соединен с управляющим входом второго запоминающего . gfio s 8 блока, при этом выход первого элемента задержки соединён с управляющим входом первого запоминающего блока, а выход второго элемента задержки подключен к управляющему входу второго ключа; Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство- СССР N , кл, G01 L 1/Об, 1972. 2. Авторскоесвидетельство СССР № , кл. G01 L 1/00, 1978 (прототип).