Тензометрическое устройство с автоматической установкой нуля

ОПИСАНИЕИЗЬВРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1916970 Ссиоз СоветскихСоциалистическихРеспублик.82. Бюллетень12я описания 05.04.82 публиковано 30.0 ата опубликовани та делам изобретений и вткрмтий72) Авторы изобретения Н. Мартын А. Милован 1) Заявител ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО С АВУСТАНОВКОЛ НУЛЯ ТИЧЕСКО я к измерительной тензометрическим ыть использовано с автоматической Изобретение относитстехнике, в частности кустройствам и может бдля тензометрированияустановкой нуля.Известно тензометрическое устройство с автоматической установкой нуля, содержащее тензомост, усилитель и цепь обратной связи, подключенную между выходом усилителя и тензомостом и выполненную в виде последовательно включенных компенсирующего конденсаторного устройства, высокомного катодного повторителя и резисивного делителя, а также времязадающий генератор, выход которого соединен со входом конденсаторного устройства 1,Наиболее близким к предлагаемому является тензо метрическое устройство с автоматической установкой нуля, содержащее тензомост, усилитель с двумя входами, один из которых подключен к выходу тензомоста, цепь обратной связи, включенную между выходом усилителя и другим его входом, выполненную в виде последовательно включенных компенсирующего усилителя, ключевого аналогового конденсаторного блока памяти, подключенного на его выходе, МОП-транзистора, шунтирующего непосредственно плечо тензомоста, и времязадающего генератора, управляющего блоком памяти 12.Недостатком этих устройств являетсянедостаточная точность измерения и низкое быстродействие вследствие наличия то.ка саморазряда конденсатора в блоках,подключенных к выходу времязадающего10 генератора.Цель изобретения - повышение быстродействия и точности измерения.Указанная цель достигается тем, что цепьобратной связи выполнена в виде интегратора, один вход которого подключен к выходу усилителя, а другой - к точке нулевого потенциала электрической схемы устройства, преобразователя аналог-код-аналог, подключенного одним .входом к выходу интегратора, а другим - к выходу времязадающего генератора, и резистора,включенного между выходом преобразователя и другим входом усилителя,При этом преобразователь аналог-коданалог выполнен в виде подключенного олПреобразователь 6 выполнен в виде подключенного одним входом к выходу е интегратора 5 компаратора 8, логического элемента НЕ 9, вход которого подключен к,выходу компаратора 8, логических элементов 10 и 11 И, из которых один вход логического элемента И 10 подключен к выходу компаратора 8, а один вход логического элемента И 11 - к выходу логического элемента НЕ 9, реверсивного счетчика 12, входы которого подключены к выходам логических элементов И 10 и 11, резистивной, матрицы 13, вход которой соединен с выходом реверсивного счетчика 12, усилителя-сумматора 14, один вход которого подключен к выходу матрицы 13, а выход - к другому входу-компаратора 8, генератора 15 тока сдвига, выход которого подключен к другому входу усилителя-сумматора 14, электронного ключа 16, выход которого подключен к другим входам логических элементов И 1 О и 11, а один вход - к выходу ним входом к выходу интегратора компаратора, логического элемента НЕ, вход которого подключен к выходу компаратора, двух логических элементов И, один вход одного из которых подключен к выходу компаратора, а один вход другого - к выходу элемента НЕ, реверсивного счетчика, входы которого подключены к выходам элементов И, резистивной матрицы, вход которой соединен с выходом реверсивного счетчика; усилителя-сумматора, один вход которого подключен к выходу 3 матрицы, а выход - к другому входу компаратора, генератора тока сдвига, выход которого подключен к другому входу усилителя-сумматора, электронного ключа, выход которого подключен к другим входам элементов И, а один вход - к выходу времязадающего генератора, дифференцирующей цепи, выход которой под.ключен к другому входу электронного ключа, и генератора тактовых импульсов, подключенного к входу дифференцирую щей цепи.На чертеже изображена блок-схема предлагаемого тензометрического устройства.Устройство содержит тензомост 1, усилитель 2 с двумя входами, один из которых подключен к выходу тензомоста 1,цепь 3 обратной связи, включенную между выходом усилителя 2 и другим его входом, и времязадающий генератор 4.Цепь 3 обратной связи выполнена в виде интегратора 5, один вход которого подключен к выходу усилителя 2, а другой - к точке нулевого потенциала электрической схемы устройства (не показана), преобразователя 6 аналог-код-аналог, подключенного одним входом к выходу интегратора 5, а другим - к выходу времязадающего генератора 4, и резистора 7, включенного. между выходом преобразователя 6 и другим вхофдом усилителя 2. времязадающего генератора 4, дифференцирующей цепи 17, выход которой подключен к другому входу электронного ключа 16,и генератора 18 тактовых импульсов, подключенного к входу дифференцирующей цепи 17.Устройство работает в две стадии: первая - автоматическая установка нуля тензомоста, вторая - измерение.В первой стадии выходной сигнал разбаланса тензомоста 1, поступая на один из1 в входов усилителя 2, усиливается и поступаетна один из входов интегратора 5.Сигнал нуля, подаваемый на другой входинтегратора 5, сравнивается с выходнымсигналом усилителя 2. В случае если выходной сигнал усилителя 2 будет не равен нулю, на выходе интегратора 5 появляется нарастающее напряжение, которое, повторяясь преобразователем 6 аналог-код-аналог,через резистор 7 поступает в качестве сигнала обратной связи на другой вход усилителя 2, компенсируя сигнал разбаланса тензомоста ,На выходе интегратора 5 напряжение будет расти до тех пор, пока выходной сигналс усилителя 2 не станет равным нулю.В первой стадии работы сигнал с выходавремязадающего генератора 4 отсутствует,Во второй стадии при подаче сигналас выхода времязадающего генератора 4,преобразователь 6 аналог-код-аналог переходит в режим аналого-цифрового оператив 30 ного запоминающего устройства. Напряжение на его выходе остается неизменным втечение всего времени измерения, компенсируя начальный разбаланс тензомоста,а цепь обратной связи обрывается.Преобразователь 6 аналог-код-аналогпредставляет собой замкнутую релейнуюследящую систему, где в качестве двухпозиционного релейного элемента сравненияиспользован компаратор 8, на один вход которого подается напряжение задания, а наф другой - отслеживающее напряжение.В первой стадии работы тензометрического устройства сигнал с выхода времязадающего генератора 4 отсутствует, и элек- тронный ключ 16 открытПродифференцированные дифференцирующей цепью 17 выходные импульсы генератора 18 тактовых импульсов, пройдя открытый электронный ключ 16, поступаютчерез один из логических элементов И 10или 11 соответственно на суммирующий илир вычитающий вход реверсивного счетчика 12.Компаратор 8, в зависимости от знака разности его входных сигналов, управляетработой логического элемента И 10 и черезлогический элемент НЕ 9 - работой логического элемента И 11.Резистивная матрица 13, преобразует параллельный двоичный код с выхода реверсивного счетчика 12 в пропорциональный емуаналоговый сигнал. Этот сигнал поступаетна один вход усилителя-сумматора 14,. на другой вход которого для симметрирования его выходного . напряжения относительно нуля поступает сигнал с выхода генератора 18 тока сдвига. Напряжение с выхода усилителя-сумматора 14 при работе реверсивного счетчика 12 прибавляется или убавляется единичными ступеньками с частотой генератора 18 тактовых импульсов и, в качестве сигнала отрицательной обратной связи, поступает на другой вход компаратора 8.Компаратор 8 работает в режиме автоколебаний, Размах автоколебаний напряжения с выхода усилителя-сумматора 14 не превышает й ступеньку, которая при десяти разрядах в реверсивном счетчике 12 составляет +0,2/О от напряжения питания усилителя-сумматора 14. В момент прихода сигнала с выхода времязадающего генератора 4 закрывается электронный ключ 16; на входы реверсивного счетчика 12 импульсы больше не поступают, и он запоминает то двоичное число, которое в нем накопляется к моменту прекращения счета. При этом напряжение на выходе усилителя-сумматора 14 фиксируется в течение всего времени действия сигнала с времязадающего генератора 4,Дифференцирующая цепь 17 введена с целью предотвращения срабатывания реверсивного счетчика 12 от импульса с выхода компаратора 8, который несет информацию только о направлении счета. При этом ширина импульса с дифференцирующей це- пи 17 не превышает суммарного времени реакции компаратора 8, логических элементов 9. - 10, реверсивного счетчика 12 и усилителя-сумматора 14.Введение интегратора 5 в цепь обратной связи тензометрического устройства позволяет резко повысить точность установки нуля, так как условием установившегося режима работы устройства при наличии интегратора 5 является отсутствие разницы во входных сигналах интегратора 5, один из которых является сигналом задания нуля.Высокое быстродействие предлагаемого тензометрического устройства обусловлено тем, что работа интегратора 5 практически при любом рассогласовании между его входными сигналами происходит в линейном режиме без насыщения его по входу. Благодаря этому, устройство представляет собою. замкнутую линейную систему автоматического регулирования, и динамика его переходных процессов может быть заранее пре; допределена введением соответствующей, коррекции.Преобразователь 6 аналог-код-аналог обладает высоким быстродействием, которое определяется частотой генератора 18 тактовых импульсов, и аппроксимируется звеном чистого запаздывания со временем запаздывания 7,- вгенгде 1 геи - частота генератора тактовых импульсов.Формула изобретения 1, Тензометрическое устройство с автоматической установкой нуля, содержащее1 тензомост, усилитель с двумя входами, одиниз которых подключен к выходу тензомоста,цепь обратной связи, включенную междувыходом усилителя и другим его входом,и времязадающий генератор, отличающееся тем, что, с целью повышения быстро 15 действия и точности, цепь обратной связивыполнена в виде интегратора, один входкоторого подключен к выходу усилителя,а другой - к точке нулевого потенциалаэлектрической схемы устройства, преобра 2 зователя аналог-код-аналог, подключенногоодним входом к выходу интегратора, адругим - к выходу времязадающего генератора, и резистора, включенного междувыходом преобразователя и другим входомусилителя,2. Тензометрическое устройство по п. 1,отличающееся тем, что, преобразовательаналог-код-аналог выполнен в виде подключенного одним входом к выходу интегратора компаратора, логического элемента НЕ, вход которого подключен к выходукомпаратора, двух логических элементов И,один вход одного из которых подключен квыходу компаратора, а один вход другого -к выходу элемента НЕ, реверсивного счетчика, входы которого подключены к выхозз дам элементов И, резистивной матрицы,вход которой соединен с выходом реверсивного счетчика, усилителя-сумматора, одинвход которого подключен к выходу матрицы, а выход - к другому входу компаратора, генератора тока сдвига, выход которогоподключен к другому входу усилителясумматора, электронного ключа, выход которого подключен к другим входам элементов И, а один вход - к выходу времязадающего генератора, дифференцирующейцепи, выход которой подключен к другомувходу электронного ключа, и генераторатактовых импульсов, подключенного к входудифференцирующей цепи.Источники информации,30принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР369376, кл. б 01 В 7/16, 1973.2. Авторское свидетельство СССР445826, кл, 6 01 В 7/16, 1974 (прототип).ошко 13035, Мфилиал ППП Редактор Ю. СередаЗаказ 1867/58ВНИИП Составитель О. МельникТехред А. БТираж.614Государственногоелам изобретенийсква, Ж - 35, РауПатент, г. Ужго ойкас Корректор ЕПодписноекомитета СССРи открытийшская наб:, д. 4/5род ул Проектная 4