Устройство для измерения усилий

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоциалистически кРеспублик пн 653521(21) 24253 б 0/18-1вки6 01 Ь 1/22 5 01 О 3/12 осударственный комнтет СССР по делам нзобретеннй н открытий.79, Бюллетень11 531.781 (088.8) Дата опубликования описания 25037(72) Авторы нзобретеиц Г.Р А.А уль, И.М. Данилевтр-Хачатуров, Ю.А,А.М Кучеренко Ю,В. Щерб ыжановский Научно-исследовательский и по комплексной автоматизацпромышленност Ц Заявитель оектный институтнеФтяной и химическ 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ люкойсяи,клюсле рых Изобретение относится к силоиэмерительной технике и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства.Известны тензовесы или тенэосилоизмерители, в которых тенэопреобразователи, наклеенные на упругий элемент, включены в неуравновешиваемую мостовую схему, выходной сигнал которой функционально связан с величиной, приложенной к упругому элементу нагрузки 1).Основным недостатком этих тенэовесов является трудность преобразования малого по величина выходного сиг в нала моста в цифровую форму, которая частично преодолевается при,питании моста импульсным повышенным напряжением с малой скважностью.Наиболее близкими по техничес сущности к предлагаемому являют тенэовесы или тенэосилоизмерител в которых тензопреобраэователи в чены в уравновешиваемые мостовые схемы с цифроуправляемыми резисторами или проводимостями в регулируемых ветвях моста 21. Они состоят иэ упругого элемента с наклеенными тензореэисторами, включенными в мостовую схему, питаемую источником импульсного напряжения, в регулируемые ветви которой включены цифроуправляемые резисторы. Выход моста подключен к нуль-органу с релейной характеристикой, соединенному с блоком управления, управляющим импульсным ключом, соединяющим выход генератора импульсов со счетным входом счетчика, выходы триггеров которого соединены с ключевыми схемами, осуществляющими коммутацию резисторов в регулируемых ветвях моста.Основными недостатками этих устройств являются жесткие требования к сопротивлению ключевых схем в закрытом и открытом состояниях, что достигается эа счет их схемного усложнения; необходимость гальванической развязки цепей управления к чевых схем от цепейконтроля выходного сигнала моста, а также необходимость изготовления весьма точных коммутируемых резисторов.Цель изобретения - повЫшение надежности тензосилоизмерителя.Поставленная цель достигается тем, что в тенэосилоизмеритель, содержащий упругий элемент с наклеенными тенэореэисторами, соединенными по довательно, точка соединения котоподключена к нуль-органу, а его выходсоединен с блоком управления, выходыкотороо соединены с двумя схемамиФормирования ииееу,Ясов напряженияпитания тензорезистороз, шиной реверса счетчика и иипльсным кто-ом, сое,циняющим Выход генератора счетныхимпульсов со счетным входом счетчика,выходы триггеров которого соединеныс цифроуправляеиым источником напряжения, и коммутирующую схему, ВведеИЫ дВЕ СХЕМЫ аНаЛОГОВОй ПамЯТЕЕ, 1 ОИСТОЧНИК Е:ОСТОЯННОГО НаПРЯЖЕНИЯ тСОЕДИНЕЕЕЕЕЫй С ОНИЬт ИЗВХОДОВКОЕтУТИРУЮЩЕй СХЕИЫ КО ВТОРОМУ ВХОДУ КОторой подсоединен цифроуправляемыйисточник напряжения, а к третьему 15ВХОДУ подсоедин н блок упраВЛЕНИЯ,ПРИЧЕМ Отоя З т.".В КОэл 7тйЭ ЮКЕЕй СХЕмы соецинен с ну.:ь-органом, а дзадрут Иу ВЫЕОда т" Сзци"5 С:,Ы РаэдЕЛт НОдвуепе схэм,.-юе ана-,:о; ово Ее геамятееоВЫХОДЫ КОТСРХ ССЭДИНЕНЫ С ДВУМЯ СХЕмами Формирования импульсов напряжения питаня.Ба ФИГ, 1 Притв-.":дЭЕЕа СтруютурЕЕВЯСХЕиа ПРЕ,",т;аГВЕ, г; Э УСТО,; "отзаНаФиг. 2 - эквивалентная "хема электри.Ческих соединенийУСТРОЙСТВО С,.-. в ;,.:Жтт УПРУГИЙ ЭЛЕмент 1 с;:аклеен:-.ыми нарЕЗЕСТОраът 2, СО,:дИЕЕЕ".НЫтМИ ПОСЛЕ,ЦозаТЕЛьяс,т И.,.:,".ЧНИ;, ПОСТОЯ тНОГОНВПРЯ .ЭНИЯ ,5 НФР -.";:ттаЕ Л 5 ЕМЫй ИОткй йк нап. Нжени я 4;, комму тиРующуисхему 5, к которой подкпючены источНИКИ 3 н 4 Ета Выход:т коемутеттруюецейсхемы 5 соединены со схемами аналого- тдвой памЯти б и Тт а тРетий - с нУльОрганом 8. Выходы схем аналоговойпамяти соединены со схемами 9 и 10ФормироваБия импульсОВ напрЯжениЯ пи"тания, импульсные входы которых объедИНЕЕЕЫ И СОЕд;ЕЕЕЕЕтЬ; С ВЫХОдст,т бЛОКа11 управления, Выходы схем 9 и 10свя.дйы с последовательно соединенными тенэорезисгорами 2,нтаееия которых ееодклюеена к еттль щ Ортасну 8. Выход псслеетее 1 его соединен с блоком управления, ,:ыходь. которогоподключены к щпйе реСрса. счетчика 12,ЕлОММУТИГ,УЮЕЕЙ СХЕИЕ5 ЕЕМПЛЬСНОИУключу 13 екоторы:е соединяет Выходгенератора счетных импульсов 14 соСчетным Входом счетчика 12. Выходытриггеров счетчика 12 соединены сцифроуправляемыл источником 4 на"пряжения.Кан ВИДНО ИЗ ФИГ, 2, НаПРЯЖЕНИЕтпоступающее на вход нуль -органа 8,равно нулю при условии=Ц, 112, (1)2 дНапряжения 5 ,и от Фармиру 2ются схемами аналоговой памяти б и 607 из последоватееэльности импульсовнапряжения, поступающих от коммутирующей схемы 5, осуществляющей коммутацию источников 3 и 4 как показано на Фиг, 2, Схемы 9 и 10 Формырования импульсов напряжения питанияФормируют импульсы напряжения малойскважности. Это позволяет выбратьнапряжения БЕ и 02 , значительно превьнаающими допустимые напряжения питания тенэорезисторов, а следовательно, и повысить уровень генерируееых напряжений цифроуправляемымисточником 4 напряжения.При начальном условии отсутствиянагрузки О 4 = О , тоГда=н. сз)2 О= гб =При деФормации упругого элемента1 при нагружении его силой Г сопротивления тензорезисторов 2 изменяются на величину Ы . Например,В =Бт ЬВ;2 РЕ 2 О2 б 2 дЭто приводит к отличию от нуля напряжения, поступающего во время дли-тельности Формируемых импульсов питания на нуль-орган 8, по выходномусигналу которого блок 1 управленияпереводит счетчик 12 з режим сложения и открывает ключ 13. По мере накопления количества импульсов В счетчике 12 напряжение, генерируемоецифроуправляе:;".ым источттиком 4, возрастает. При этом о, возрастает(см, фиг, 2), а Б уменьшается до выполнения условия равенства нулю напряжения, поступающего на нуль-орган8, Это при;одит к тому, что, с учетомвыражений (2) и , ПолучаютО+ О Е.Е,04=ЛИ г =6 Ч -(4)2=т 2 б1 зменение напряжения Б 4 связано сизменением показаний и счетчика 12,которое, соедовательна,связано ис приложенной нагрузкой Г, деформирующей упругий элемент 1,51=1 К,где "с - обобщенный коэффициент преобразования, Учитывающий геометриЕЕСКИЕ РазМЕРЫ ПРУГОГО ЭЛЕМЕНта,модуль упругости Онт"а и коэффициенттензопреобразования.При снятии нагрузки счетчик 12переводится в режим вычита:.:Ня и показание в нем уменьшается до нуля.Цифроуправляемый источник 4 напряжения может быть выполнен по одной из известных схем цифроаналогоВых преобразователей, а в предлагаемом устройстве он выполнен в виде известного цифроаналогового, преобра.ователя с промежуточным преобразователем в ШИМ-сигнал.Коммутирующая схема 5 может бытькак бесконтактной, но тогда предъявляются несколько жесткие требованияпереходным согротнвлениям ключейтак и выполненной на базе реле с маг"653521 Формула изобретения нитоуправляемыми контактами, максимальная частота переключений достигает 1 кГц.Схемы б и 7 аналоговой памятиидентичны и выполнены по известнымсхемам, представляющим собой емкостные элементы аналоговой памяти с 5повторителями на выходе (например,на полевых транзисторах),Схемы 9 и 10 формирования импульсов напряжения питания представляютсобой управляемые ключевые схемы, 10требования к которым не отличаютсяот требований, предьявляемых к аналогичным схемам в известном устройстве.Изобретение позволяет сократитьобщее число прецизионных узлов схем,нуждающихся в регулировке и перио- .дическом контроле выходных параметров, что в конечном итоге повышаетнадежность устройства. Устройство для измерения усилий, содержащее упругий элемент с наклеенными тензореэисторами, соединенными последовательно, точка соединения которых подключена к нуль-органу, а его выход соединен с блоком управления, выходы которого соединены с двумя схемами формирования импульсов напряжения питания тензорезисторов, шиной реверса счетчикаи импульсным ключом соединяющим выход генератора счетных импульсовсо счетным входом счетчика, выходытриггеров которого соединены с цифроуправляемым источником напряжения,и коммутирующую схему, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, в неговведены две схемы аналоговой памяти,источник постоянного напряжения, соединенный с одним иэ входов коммутирующей схемы, ко второму входу которой подсоединен цифроуправляемыйисточник напряжения, а к третьемувходу подсоединен блок управления,причем один выход коммутирующей схемы соединен с нуль-органом, а двадругих выхода соединены раздельно сдвумя схемами аналоговой памяти, выходы которых соединены с двумя схемами формирования импульсов напряжения питания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1.2 ас 1 ег Г "Е 1 пе пеое Ме 1 Ъоде ов АцИау еСеИговесйопысЪег Фбреопаеп щн, дтиаееп Ацаропд." РЫ 61 ря 1 п 1 огэсйвдиид анЗ еэОрзщ, 19 ьв,14, Ф.1 29-эз. 2.Цифровой тензометрическиймост ЦТМ, техническое описание,Краснодарский завод Тенэоприбор,1975 г.53521 тавитель Г. Максягин,ред Л.Алферова Коррект Била ктор Т, Иванова Заказ 1 И 9/3ЦНИИПИ илиал ППП фПатент, .г. Уигород роектная, 4 Тираж Государственного по делам изоб 113035, Москва, 089 Подписноемитета СССРений и открытий35, Раущская наб., д. 4