Устройство для дискретного регулирования чувствительности тензопреобразователя

(71) Инженерный центр испыники(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСКГУЛИРОВАНИЯ ЧУВСТВИТЕНЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ательнои ЕТНОГО РЕ- ЕЛЬНОСТИ Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения деформации твердых тел, усилий, крутящих моментов, перемещений и других параметров тензометрическим способом,Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона регулирования при минимально возможном количестве регулирующих резисторов,На фиг, 1 изображено устройство для дискретного регулирования чувствительности тенэопреобразователя; на фиг. 2 изображен вариант подключения устройства к тензопреобраэователю.Устройство для дискретного регулирования чувствительности .тенэопреобразователя содержит входную шину 1, соединенную через дискретно-управляемый делитель напряжения 2 с одним из входов операционного усилителя 3. Второй ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТ НОВЕДОМСТВО СССР(57) Изобретение относится к тензометрии и может быть использовано для дискретного регулирования тензопреобразователя, Цель изобретения - повышение точности и расширение. диапазона регулирования при минимально возможном количестве регулирующих резисторов эа счет оптимизации количества последних в схеме с операционным усилителем, На входе последнего и в цепи обратной связи включены магазины сопротивлений, количество которых выбирается согласно выявленному соотношению диапазона и шага регулирования. 2 ил. вход операционного усилителя 3 через дискретно-управляемый делитель напряжения 4 соединен с выходом операционного усилителя 3 и выходной шиной устройства 5.Дискретно-управляемый делитель 2 состоит из первого резистора 6 (В 1), дополнительного резистора 7 (Йд), коммутируемого контактами 8, и набора дискретно-управляемых (коммутируемых) резисторов 9 (В 2, ВЗ, И 4 йп), коммутируемых ключами 10.Дискретно-управляемый делитель 4 в цепи обратной связи операционного усилителя 3 собран на основе резисторов 11, коммутируемых ключами 12.Устройство для дискретного регулирования чувствительности тензоп реоб раэователя (фиг. 1) представлено на фиг, 2 в виде устройства регулирования 13, которое соединено по входу 1 с тензопреобразоеателем 14 через согласующий усилитель 15, а к выходу 5 устройства регулирования 13 под 1827533ключен регистратор 16, Электропитаниетензопреобразователя 14 осуществляетсяот стабилизированного источника напряжения 17,Принцип выбора количества и номиналов резисторов делителя напряжений 2 иколичества резисторов в делителе 4 обратной связи усилителя 3 определяется условием формирования общего диапазонарегулирования О по формулеО= ар, (1)где а - шаг регулирования, представляющийсобой отношения видаК 2(2)где К - текущий коэффициент передачи устройства регулирования чувствительноститензопреобразователя;Ко - начальный коэффициент передачи;р - число поддиапазонов, на которыеделится общий диапазон О, определяемоепо формулер=в (2" - 1) - 1, (3)где и - количество резисторов в делителе 2напряжения на входе операционного усилителя 3,в - количество резисторов в делителе 4напряжения, включенном в цепи обратнойсвязи операционного усилителя 3.Учитывая; что на практике отношения(2)равны между собой с той или иной степеньюприближения в конкретных расческах .значений тп и п целесообразно принимать среднее значение шага регулирования а = арпри заданном и допустимом абсолютном отклонении Ьамакс от среднего значения,Введение в делитель 2 дополнительного резистора 7 (Й 9) позволяет без увеличения количества и дискретно-управляемыхрезисторов 9 дополнительно увеличить коэффициент использования шкалы регистратора 16 при О = сопи или, наоборот,дополнительно расширить диапазон 0 присохранении заданного значения коэффициента использования шкалы регистратора. Практически подключение резистора 89 к делителю 2 осуществляется контактами 8 переключателя 10 в тех случаях, когда все резисторы 9 (Я 2, ВЗ,., Вп) отключены от цепи,Устройство работает следующим образом.Под воздействием измеряемой относительной деформации г: сопротивление каждого тензорезистора тензопреобразователя 14 изменяется на величину ЬЯ, вследствие чего при использовании источника стабилизированного напряжения 17 на вход согласующего усилителя 15 поступает сигналт ЙОс=-Ощт Ьд- =Олит Е 5, (4)5 где Опит - напряжение источника питания17;Я - коэффициент тензочувствительности тензопреобразователя 14,Далее сигнал усиливается с помощью10 последовательно соединенных каскадов согласующего усилителя 15, делителя 2 и операционного усилителя 3 устройстварегулирования 13. с общим коэффициентомусиленияКт = Кт 1Кт 2Ктз,где Кт 1- постоянный коэффициент усилениясогласующего усилителя 15;Кт 2 - дискретно-регулируемый коэффициент усиления (чувствительности) делителянапряжений 2;Ктз - дискретно-регулируемый коэффициент усиления (чувствительности) операционного усилителя 3 с делителемнапряжения 4 в обратной связи.Коэффициенты усиления Кт 2 и Ктз подбираются в процессе калибровки (тарировки) следующим образом.На каждый тензопреобраэователь по 30 сле его установки или наклейки на исследуемый узел с помощью стендов илизагрузочных устройств задается номинальное (близкое к максимальному) физическоевоздействие (давление, деформация и т,п.),35 С помощью дискретно-управляемого делителя 4 обратной связи операционного усилителя 3 сначала "грубо" подбираетсякоэффициент усиления Ктз. Затем "точно" спомощью дискретно-управляемого делите 40 ля 2 подбирается коэффициент усиленияКт 2 таким образом, чтобы сигнал Ор на входерегистратора 16 был близок к пределу измерения его шкалы, где измерения можно осуществлять с максимальной точностью, т.е,45 Ор= Кт, Опит 5 (6)Принимая во внимание, что произведениеКтОпитЯ = С = сопзтдля каждого измерительного тракта (вклю 50 чая тензопреобразователь), определяемоепрактически в процессе тарировки, можнозаключить, что сигнал на входе регистратора линейно зависит от величины измеряемой деформации, т,е.55 (7)Для регистрации сигнала Ор в конкрет ных единицах физических величин достаточно соответственно откалибровать шкалурегистратора.1827533 Фи При подключении к устройству тензопреобразователей с различной чувствительностью достаточно каждому из них в процессе первоначальной тарировки присвоить код масштаба (чувствительности) с 5 разрядностью (и + т). Это обстоятельство существенно повышает производительность работ, например, при испытаниях кинематически сложных машин, где на период испытаний устанавливается несколько де сятков тензопреобразовэтелей,Ф ор мул а изо бр ете ни яУстройство для дискретного регулирования чувствительности тензопреобразователя, содержащее операционный усилитель 15 и включенный в цепь его обратной связи резистивный делитель напряжения, о тл и ча ю щ е е с я тем, что. с целью повышения точности и расширения диапазона регули 7 8 рования при минимально возможном количестве регулирующих резисторов, оно снабжено включенным на входе операционного усилителя дискретно управляемым делителем напряжения, делитель напряжения, включенный в цепь обратной связи операционного усилителя. выполнен также дискретно .управляемым, а количество коммутируемых резисторов определяется из выраженияР-Ц 1где О - общий диапазон регулирования;а - шаг регулирования;и - количество резисторов в делителе напряжения на входе операционного усилителя;в - количество резисторов в делителе напряжения, включенном в цепь обратной связи операционного усилителя.Составитель В.КуликоТехред М,Моргентал Тираж Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при Г113035. Москва, Ж, Раушская нэб., 4/5