Устройство для измерения экстремальных значений усилий

Союз СоветскикСоциапистическикРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 943540(22) Заявлено 19. 12. 80 (21) 3220758/18-10с присоединением заявки Рй -(5 )М. Кд. С 01 1. 1/22О 01 В 19/ОЙ Гяяудврстинный комитет СССР яо делам изобретений н открытий(72) Автор изобретения А,Н. Гуржий т тт Научно-исследовательский институт строительных конструкций Госстроя СССР(5 Й) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЯ УСИЛИЙ Изобретение относится к приборостроению, а именно к электроиэмерительной технике.Известно устройство для измерения усилий, содержащее тензометрический датчик, соединенный с импульсным источником питания, декодирующий преобразователь компенсирующего напряжения, выполненный по схеме равномерно-ступенчатого преобразования нуль-орган и электронные счетчики.Недостатки известного устройства - низкая точность измерения и невысокое быстродействие, что существенно ограничивает область его применения, 15 Наиболее близким к изобретению решением по технической сущности является устройство для измерения усилий, содержащее цифровой индикатор, 20 тензомост, вход которого соединен с выходом генератора несущей частоты, первым входом демодулятора и через выпрямитель - с цифро-аналоговым преобразователем, выходы которого через первые входы нуль-органов соединены со входами реверсивного счетчика импульсов, его выходы соединены со входами цифро-аналогового преобразователя, а.выход тенэомоста соединен.со вторым входом демодулятора выход которого соединен со вторыми входами нуль-органов 121.Недостатком известного устройства является ограничение функциональных возможностей, что не позволяет использовать его для измерения экстремальных знацений усилий и сужает область его применения. Цел ь и эобре те ни я - ра сши рени ефункциональных возможностей устройства,Указанная цель достигается тем,цто в устройство введены триггер,две схемы совпадения, схема ИЛИ илогическая схема,. причем входы триг.гера подключены к выходам нуль-ор 3 9 ганов, к входам реверсивногс счетчика импульсов и к первым входам схем совпадения, ее выходы подключены ка входам схемы ИЛИ, выход которой подключен к управляющему входу логической схемы, а ее вход подключен к выходам реверсивного счетчика импульсов, и ко входам цифро-аналогового преобразователя, выходы логической схемы подключены ко входам цифрового индикатора, а выходы триггера подключены ко вторым входам :хем совпадения.На цертеже изображена структурная схема устройства.Устройство состоит из тензомоста 1, вход которого соединен с выходом . генератора 2 несущей частоты, первым входом демодулятора 3 и через выпрямитель 11 с цифро-аналоговым преобразователем 5. Выход демодулятора 3 соединен со вторыми входами двух нуль-органов 6 и 7, выходы которых соединены соответственно со входом сложения и входом вычитания реверсивного сцетчика импульсов 8, Выходы реверсивного счетчика импульсов 8 соединены со входами логической схемы ". и со входами цифро-аналогового преобразователя 5, выходы которого с:а;ннены с первыми входами нуль-органов 6 и 7, причем выходы логической схемы 9 соединены со входами цифрового индикатора 10. Первый вход триггера 11 соединен с выходом нуль-органа 6, входом сложения реверсивного счетчика импульсов 8 и первым входом схемы совпадения 12, а второй вход триггера 11 соединен с выходом нуль-органа 7, входом вычитания реверсивного счетчика импульсов 8 и первым входом схемы совпадения 13. Выходы схем совпадения 12 и 13 соединены со входами схемы ИЛИ 11, выход которой соединен с уп" равляющим входом логической схемы 9, а первый и второй выходы триггера 11 соединены со вторыми входами, соответственно, схем совпадения 12 и 13.преобразователя 5, подаваемого навторые входы нуль-органов 6 и 7, Если же напряжение с выхода демодуляреверсивном счетцике импульсов 8 приводит к уменьшению на уровень кван 35 40 45 5 10 15 20 Это напряжение поступает на демодулятор 3, в котором происходит выделение сигнала модулирующей частоты. Сигнал на выходе демодулятора пропорциональный измеряемому усилию, поступает на первые входы нуль-органов 6 и 7.Пороги срабатывания нуль-органов 6 и 7 отличаются на один уровень квантования, Если напряжение с выхода демодулятора 3 увеличивается и достигает порога срабатывания нуль- органа 6, он срабатывает и выдает импульс, который поступает на вход сложения реверсивного счетчика импульсов 8 и увеличивает на единицу записанное в нем число. Увеличение на единицу числа в реверсивном счетчике импульсов 8 приводит к увеличению на уровень квантования выходного напряжения цифро-аналогового тора 3 уменьшается и достигает порога срабатывания нуль-органа 7, он срабатывает и выдает импульс, который поступает на вход вычитания реверсивного счетчика импульсов 8 и уменьшает на единицу записанное в нем число, Уменьшение на единицу числа в тования выходного напряжения цифроаналогового преобразователя 5. В процессе измерения при достижении выходным напряжением модулятора3 порога срабатывания нуль-органов 6или 7 имеет место равенство напряжений Н = Н л(Н л- выходное напряжение цифро-аналогового преобразователя 5). Напряжение Нп пропорционально текущему значенйю кода М,находящемуся в реверсивном счетчикеимпульсов 8, и напряжению питанияцифро-аналогового преобразователя 5,т.е,50 Устройство работает следующим образом.При воздействии измеряемого усилия тензорезисторы тензомоста 1 изменяют свое сопротивление, вследствие чего происходит разбаланс тензомоста 1 и на его выходе появляется напряжение несущей частоты, модулированное напряжением деформации,где Н - выходное напряжение генератора 2 несущей частоты; К 4,К - соответственно, коэффициенты преобразования выпрямителя 1 и цифро-аналогового преобразователя 5Формула изобретения Устройство для измерения экстремальных значений усилий, содержащее цифровой индикатор, тензомост, вход которого соединен с выходом генератора несущей час оты, первым входом демодулятора и через выпрямитель с цифро-аналоговым преобразователем, выходы которого, через первые входы нуль-органов соединены с входами реверсивного счетчика импульсов, выходы которого соединены с входами цифро-аналогового преобразователя, а выход тензомоста соединен с вторым входом демодулятора, выход которого соединен с вторыми входами нуль-органов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены триггер, две схемы совпадения, схема ИЛИ и логическая схема, причем входы триггера подключены к выходам нуль-органов, к входам реверсивного счетчика импульсов и к первым входам схем совпадения, их выходы подклг чены к входам схемы ИЛИ, выход которой подключен к управляющему входу 5 9 ч 351Напряжение Уд на выходе демодулятора 3 для случая измерения усилийпо схеме полного тензомоста 1 равноАМ 1 5 В 5где К , К - соответственно, коэф 4 фЬфициенты преобразования тензомоста 1 и демодулятора 3;К, ЬЙ - соответственно, значения активного сопротивления и приращенияактивного сопротивлениятензорезисторов тензо-.моста 1, 15Поставив выражения (1) и (2) вравенство 1I = М л и выполнив необходимые преобразования, получаем следующее выражение для уравнения измерения предлагаемого устройства 20к к,ьк(3)Ке Кб КТаким образом текущее значение кода М в реверсивном счетчике импульсов 8 в каждый момент времени сказы- авается пропорциональным измеряемомуусилию,При дальнейшем увеличении входного сигнала описанная работа устройства повторяется, причем триггер 11, установленный по первому входу в единичное состояние первым извыходных импульсов нуль-органа б,открывает по второму входу схемусовпадения 13 и своего состояния не35изменяет до достижения напряжениемЧд,д, пропорциональным измеряемомуусилию, значения максимума, Последостижения значения максимума напряжения, Чдл начинает уменьшаться итеперь уже срабатывает нуль-орган 7,импульс с выхода которого уменьшаетна единицу число в реверсивном счетчике импульсов 8, а, следовательно,и уровни срабатывания нуль-органов6 и 7. Этот же импульс поступает через схему совпадения 13 (по второмувходу она открыта единичным потен,циалом с входа триггера 11) и черезсхему ИЛИ 1 ч на разрешающий входлогической схемы 9, в результате чегозначение максимума переписываетсяиз реверсивного счетчика импульсов 8в цифровой индикатор 10, которыйимеет два индикаторных табло-табло55максимумов и табло минимумов. Крометого импульс с выхода нуль-органа 7устанавливает по второму входу в нулевое состояние триггер 11,который О 6закрывает схему совпадения 13 для прохождения последующих импульсов с выхода нуль-органа 7 при дальнейшем уменьшении входного сигнала и открывает по второму входу схему совпадения 12.При прохождении напряжением Чдц значения минимума и дальнейшем его увеличении снова срабатывает нуль- орган 7 и импульс с его выхода поступает через схему совпадения 12 (по второму входу она открыта единичным потенциалом с выхода триггера 11) и через схему ИЛИ 14 на разрешающий вход логической схемы 9, в результате чего значение минимума переписывается из реверсивного счетчика импульсов 8 в цифровой индикатор 10.Введение новых блоков - триггера, двух схем совпадения, схемы ИЛИ и логической схемы в устройство значительно расширяет его функциональные возможности и поэтому может быть использовано при создании приборов электроизмерительной техники, предназначенных для измерения экстремальных значений усилий и нагрузок, действующих на различные конструкции.Составитель В, КурбатоваРедактор Т. Парфенова Техред М. Гергель Корректор М. Демчик Тираж 887 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,логической схемы, а ее вход подключен к выходам реверсивного счетчикаимпульсов и к входам цифро-аналогового,преобразователя, выходы логической схемы подключены к входам цифро,вого индикатора, а выходы триггераподключены к вторым входам схем совпадения Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРз й 303534, кл, 6 011/04, 19712, Авторское свидетельство СССРМ 5726 б 9) кл. С 01 1. 1/22, 1971