Тензометрическое устройство Советский патент 1982 года по МПК G01R17/10 G01B7/16 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерениях, например, ускорений, давлений, деформаций тензометрическими датчиками.

Известно тензометрическое устройство, содержащее тензомост, источник напряжения питания моста, усилитель, включенный в измерительную диагональ тензомоста, блок конт-. роля, выполненный в виде согласующих элементов и компараторов, последовательно подключенных к каждой вершине измерительной диагонали тензомоста, и логических элементов, соединенных с входом исполнительного элемента. Блок контроля выявляет обрывы и короткие замыкания плеч тензомоста 1.

Недостатком данного устройства является наличие сложного блока контроля, не обеспечивающего достоверного обнаружения неисправностей тензомоста при питании его от источника стабильного тока. Блок контроля, например,-не видает сигнал неисправности в случае короткого замыкания двух тензометров незазёмленной вершины диагонали питания теН зомоста, ак как источник тока изменяет при этом свое выходное напряжение до величины, которая воспринимается блоком контроля как соответствующая исправному состоянию тензомоста.

Известно тензометрическое устройство, содержащее четырюхплечий мост, источник постоянного тока питания моста, усилитель, включенный в измерительную диагональ моста, регистратор и блок контрюля,содержащий нуль-органы, источники опорного напряжения, ключи, схему совпадений, генератор импульсов и делитель частоты С2..

Данное устройствЪ обеспечивает автоматическое распознавание обрывов и коротких замыканий в плечах моста при его питании от источника тока 2

Однако в тех случаях физических измерений, когда необходимо обнаруживать неисправности моста без распознавания вида неисправности (обрыв или короткое замыкание), но при мини ЁlЛьныx габаритах и массе блока контроля, известное устройство оказывается сложным. Недостатком данного устройства является наличие большого числа сложных узлов блока контроля снижанхцих надежность его работы. Цель изобретения упрощение устройства и повышение надежности его работы. Поставленная цель достигается тем, что в известном тензометрическом устройстве, содержащем четырехплечий мост, источник постоянного тока, усилитель., включенный в измерительную диагональ моста, блок контроля с генератором сигнала неисправности, подключенным к первому входу исполнительного элемента, второй вход которого соедине ,с выходом усилителя, а выход подключей к регистратору, блок контроля выполнен в виде опорного элемента, включенного кюткду плюсовым выводом источника постоянного тока и вершиной диагонали питания моста, соединенной с общей :ШИной устройства первого МОП-транзистора обедненного типа с п-каналом,второго МОП-транзистора обогащенного типа с р-каналом, причем исток первого и сток второго МОП-транзисторов соединены с плюсовым выводом источника постоянного тока и третьим входе исполнительного элемента, сток первого и исток второго МОП-транзисторов подключены к нулевой шине, а затворы МОП-транзисто РО9 соединены с минусовым выводом источника постоянного тока и другой вершиной диагонали питания моста На фиг. 1 представлена функциональная схема тензометрйческого устройства; на фиг. 2 - кривая зависимости напряжения на опорном эле менте от изменения напряжения незаэемленной вершины диагонали питания моста. 1„ I Тензометрическое устройство соде жит мост 1 с тенэодатчиками, источник 2 постоянного тока питания моета, усилитель 3, связанный с измери тельной диагональю моста с вершинами 4 и 5, блок б контроля моста 1, включающий опорный элемент 7, соеди ненный последовательно с источником 2 тока, МОП-транзистор 8 обеднённог типа с п-каналом, МОП-транзистор 9 обогащенного типа с р-каналом, испо нительный элемент 10 генератор 11 сигнала неисправности. Исток транзи тора 8 и сток транзистора 9 соедине с полюсовым выводом источника 2 ток и входом исполнительного элемента 1 Сток транзистора 8 и исток транзистора 9 соединены с нулевой шиной ус . ройства и вершиной 12 диагонали пит ния моста 1, а затворы транзисторов 8 и 9 подключены к вершине 13 диаго нали питания моста. Вершины 12 и 13 диагонали питания моста 1 соединены выводами с остальными элементами сх мы соответственно в точках 14 и 15. Выходы усилителя 3 и генератора 11 сигнала неисправности подключены к исполнительному элементу 10, котоснлй переключает их на регистратор 16 в зависимости от величины напряжения и с опорного элемента 7.-Номинальное значение напряжения U-j,, выбирается минимально необходимой величины для управления исполнительным элементом 10. В качестве опорного элемента 7 может быть применен, например, низковольтный стабилитрон. Устройс.гво работает следухюим образе. В нормальном режиме работы (при отсутствии обрывов и коротких за {Иканий моста Т) сигнал с вершин 4 и -5 измерительной диагонали моста поступает на усилитель 3 и далее с его выхода на исполнительный элемент 10. Выходное напряжение источника 2 тока и,ц:падает . на сопротивлении моста; 1 (и эн ) и Ьпорном элементе 7 (и-,ц). В этом режиме напряжение верошны 13 относительно нулевой шины соответствует номинальному значению IJ-UH обусловленному значениями сопротивлений плеч моста при згщаннсМ токе питания. Изменение сопротивлений плеч моста 1 под воздействием измеряемого параметра вызывает изменение напряжения пределах заранее установленного допуска. Между истоком и стоком МОП-транзисторов 8 и 9 приложено напряжение UTHМежду затвором и истоком транзистора В приложено напряжение UJH источника 2 тока, а между затвором .и истоком транзистора 9 - напряжение диагонали питания моста 1. Напряжение отсечки МОП-транзистора обедненного типа с п-каналом является величиной отрицательной и выбрано из условия |UoTcal l42Mf Поэтому МОП-транзистор 8 в нормальном режиме работы закрыт. Напряжение отсечки МОП-транзистора 9 обогащенного типа с р-каналом является величиной отрицательной и вы;брано из условия Поэтому МОП-тра11зистор 9 в нор 1альном режиме работы также закрыт. Входное сопротивление МОП-транзисторов превышает величину Ю Ом,поэтому они не: влияют на НОМИНЕШЬНЫЙ ток питания моста. Уровень напряжения и7цс опорного элемента 7 воспринимается исполнительным элементе 10 как соответствующий исправной работе моста 1. Поэтому ис-: полнительный элемент 1U подключает на вход регистратора 16 измерительный сигнал с усилителя 3. В аварийном режиме работы моста 1 возможны следующие виды неисправностей, выявляемые блоком 6 контроля: а)короткое замыкание в одном или нескольких плечах моста 1 (цепи 4-12 4-13, 5-12, 5-13;; б)обрыв в однсм или нескольких, плечах моста 1 .(цепи 4-12, , 55-13); В) обрыв одного или двух выводов моста 1 (цепи 12-14, 13-15li г) комбинации коротких замыканий и обрывов цепей, перечисленных в пп а, б и в. Общее количество вариантов по, зс& видам неисправностей, включая камби нации коротких зa 4ЫкaнИй и обрывов по п.г, будет равно произв е| йю числа вариантов по пп. а, б и в видо неисправностей, т.е. 15 X 15 X 3-675. В аварийных режимах работы напряж ние вершины 13 моста 1 за счет равоты источника 2 стабильного тока будет значительно отличаться от номи нального значения установленного для нормального реж12ма работы. При коротких з๫саниях плеч мос та 1 напряжение источника 2 тока уменьшается При ) UOTCQ{ открывается мот-транзистор 8j шунтируя опорный элемент 7. МОП-транзистор 9 при этом закрыт. ПРИ -обрывах плеч моста 1 или выводов 13-15, 12-14 напряжение источника 2 тока возрастает. При IU.13 t I огсэ открывается МОП-транзистор 9, шунтируя опорный . элемент 7. МОП-транзистор 8 при этом закрыт. Следовательно,в аварийных режимах вследствие щунтирован1ся опорного элемента 7 каким-либо из транзйсторов 8 или 9 (в зависимости от вида неисправности) на вход исполнительного элемента 10 не постут1ает Необходимей уровень напряжения U-,,. Это воспринимается исполнительным элементом 10 как неисправная работа моста 1. исполнительный элемент 10 отключает от регистратора 16 выход усилителя 13 и подключает выход ./ .генератора 11 сигнала неисправности Введение в блок контроля 6 МОПтранзисторов 8 и 9 и опорного элемента 7, выполненного на основе стабилитрона, облегчает решение задачи миниатюризации конструкции тензометрического устройства за счет применения современных технологических методов изготовления электрорадиоэлементов . изобретения Тенз |етрическое устройство, содержёццее четырехплечий мост/ источник постоянного тока, усилитель, включенный в измерительную диагональ моста, блок контроля с генератором сигнала неисправности, подключенным к первому входу исполннтельнога элемента, второй вход которого соединен с выходом усилителя, а выход подключен к регистратбру, о т л и ч а ю ta е е с я тем, что, с целью упрснцекия устройства и повышения надежности его работы, блок контроля выполнен в виде опорного элемента, включеннодто между полюсовьт выводом источника постоянного тока и вершиной диагонали пи- тания моста, соединенной с обцей шиной устройства,первого МОП-транзис- . тора обеднённого типа с п-каналом второго МОП-транзистора обогащенного типабр-кангшом, причем исток первого и сток второго МОП-транзисторов соединены с плюсовым выводом источника постоянного тока и третьиг входом исполнительного элемента, сток первого и исток второго МОП-транзисторов подключены к нулевой шннё/ а затворы МОП-транзисторов соединены с MHHycostM выводом источника п стоянного тока и другой вершинрй диагонали питания моста. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №624108, кл. G 01.В 7/16, 1978. 2,Авторское свидетельство СССР 702797,кл. G 01 В 7/16, 1978.

I

.г

о