Устройство для измерения амплитуды импульсных усилий

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 960554 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51)М. Кл,С 011/00 с присоединением заявки яЪ 3 Ьаударстмнный квинтет СССР аа делам зееретенне и открытийДата опубликования описания 25.09.82(71) Заявитель что Изобретение относится к приборостроению, а именно к электроизмерительной технике, и может найти применение при измерении механических усилий и нагрузок, действующих на различные конструкции.и устройства,.5Известно устройство дпя измерения амплитуды усилий, содержащее питающий генератор, датчик деформации, усилитель, запоминающее устройство Г 1.Недостатком этого устройства является относительно низкая точность, обусловленная возможным температурным разбалансом преобразователя, остаточными явлениями в упругом элементе, 1 т дрейфом усилителей и запоминающего устройства и др. Также к недостатку относится необходимость получения внешнего управляющего сигнала .для сброса показаний при периодических из 2 о мерениях усилий.Наиболее близким по технической сущности является устройство для измерения амплитуды импульсных усилий,содержащее последовательно соедйненные питающий генератор, преобразова" тель деформаций, усилитель, пиковый детектор и регистрирующее устройст" во, причем пиковый детектор выполнен на компараторе и двух ключах, первый из которых подключен через конденсатор, зашунтированный вторым ключом, к "общей шине, при. этом первый вход компаратора детектора подключен к сигнальному входу, второй вход компа" ратора детектора подключен к выходу согласующего каскада, выход компаратора детектора соединен е управляющим входом первого ключа 1.2 .Недостаток этого устройства - необходимость внешнего управляющего сигнала для установки в исходное состояние и для запуска устройства, что нарушает его автономность.Цель изобретения " обеспечение автономности устройства.Поставленная цель достигается тем,в устройство введены вычитатель,960554 3.дополнительный компаратор, три элемента задержки, источник опорного напряжения и два запоминающих блока, первые входы которых подключены к выходу пикового детектора, а выходы- через вычитатель к регистратору, причем первый вход дополнительного компаратора подключен к выходу пикового детектора, второй вход -. к источнику опорного напряжения, а выход - к од- О ному из входов элемента совпадения, другой вход которого подключен к выходу компаратора детектора, выход элемента совпадения через первый, второй и третий элементы задержки соединен 15 с управляющим входом второго запоминающего блока, при этом выход первого элемента задержки соединен с управляющим входом первого запоминающего блока, а выход второго элемента задерж ки подключен к управляющему входу второго ключа. На чертеже изображена структурнаясхема предлагаемого устройства.25Устройство содержит последовательно соединенные питающий генератор 1,преобразователь 2 деформаций, усилитель 3 и пиковый детектор 4. Пиковыйдетектор 4 состоит иэ первого ключа 5, подключенного через конденсатор 6, эашунтированный вторым ключом 7, к общей шине. Первый компаратор 8, первым входом непосредственно,вторым входом через согласующий каскад 9 и выходом непосредственно под 35ключен соответственно к сигнальномувходу, к выходу и к управляющему входу первого ключа 5, К выходу пиковогодетектора 4 сигнальными входами под 40ключены два запоминающих устройства 10 и 11, выходами соединенные че-.рез вычитатель 12 к регистрирующемуустройству 13. Второй компаратор 14подключен первым входом к выходу пикового детектора 4, и вторым входом45к источнику 1.5 опорного напряжения.Выходы .компараторов 8 и 14 черезэлемент 16 совпадений подключены к .последовательно соединенным первому, второму и третьему элементам 17-.1950задержки. Выход элемента 17 задерж-,ки подключен к управляющему входузапоминающего устройства 10. Выходэлемента 18 задержки подключен к управляющему входу второго ключа 7.Выход элемента 19 задержки подключенк управляющему входу запоминающегоустройства 11,аУстройство работает следующим образом.Импульс усилия, воздействуя на упругий элемент, например корпус преобразователя 2, станину пресса и другие, приводит его к деформации, Возникающие деформации воспринимаются преобразователем 2 и модулируют в нем переменное напряжение с питающего генератора 1. Далее амплитудно-модулированный сигнал Формируется по величине усилителем 3 и поступает на вход пикового детектора 4 и на первый вход компаратора 8.Первая положительная полуволна амплитудно-модулированного сигнала амплитудой не менее нескольких милли- вольт приведет к срабатыванию компаратора 8, так как в начальный момент напряжение на конденсаторе 6, а значит и на втором входе компаратора 8, равно нулю, Ключ 5 открывается и конденсатор 6 заряжается до максимума первой положительной полуволны, После прохождения максимума первой положительной полуволны компаратор 8 возвращается в исходное состояние, закрывая ключ 5, так как текущее значение сигнала на первом входе компаратора 8 уменьшается относительно запомненного значения максимума первой положительной полуволны на конденсаторе 6. Р дальнейшем компаратор 8 и. соответственно ключ 5 изменяют свои состояния только лишь в случае превышения текущего значения сигнала очередной положительной полуволны запомненного значения напряжения конденсатором 6. Таким образом, на конденсаторе 6 запоминается максимальная амплитуда амплитудно-модулированного сигнала разбаланса преобразователя 2 при воздействии импульса усилия.На первый вход компаратора 14,предназначенного для повышения помехоустойчивости устройства, подключен опорный источник 15 с выходным уровнем несколько большим, чем усиленный усилителем 3 сигнал помехи, возникающий при разбалансе преобразователя при воздействии температуры или вибрации, На второй вход компаратора 14 подключен выход пикового детектора 4, т.е. в случае превышения напряжения на компараторе 6 заданного выходного уровня опорного источника 15 компаратор разрешает запуск элемента 17задержки через элемент 16 совпадений от компаратора 8.96055 5Выходной сигнал компаратора 8представляет собой пачку импульсовс частотой следования, равной частотепитающего генератора 1, и длительностью пачки, равной длительности изменения амплитуды сигнала от минимального до максимального значений,Запуском элемента 17 задержки откомпаратора 14 осуществляется внутренняя синхронизация работы устройст Ова, Выходным сигналом элемента 17 задержки разрешается запись в запоминающее устройство 10 максимальной амплитуды амплитудно-модулированного сиг"нала при разбалансе преобразователя 1под воздействием импульса усилия. Длительность выходного импульса элемента 17 задержки выбирается достаточнойдля записи максимально возможного сигнала с пикового детектора 4 в запоминающее устройство 10.Задним фронтом выходного импульсаэлемента 17 задержки запускается элемент 18 задержки. Выходной импульсэлемента задержки 18 - это задержаннымина время переходных процессов, обусловленных воздействием на упругийэлемент .импульса усилия, импульс сдлительностью, достаточной для разряда конденсатора 6 ключом 7. Следовательно, после записи в запоминающее устройство 10 амплитуды импульса усилия и по истечении переходногопроцесса и процесса разряда конденсатора 6 в пиковый детектор 4 записывается амплитуда наибольшей положительной полуволны при разбалансе преобразователя деформации либо остаточными явлениями в упругом элементе,либо под воздействием температуры, щовибрации и т.д,Задним фронтом выходного импульсаэлемента 18 задержки запускается элемент 19 задержки с длительностью выходного импульса, достаточной для записи амплитуды наибольшей положительной полуволны при разбалансе преобразователя 2 деформации остаточными явлениями в упругом элементе и т.д,в пиковый детектор 4 и в запоминающееустройство 11.На первый вход вычитателя 12 поступает уровень напряжения, соответствующий суммарному сигналу разбаланса преобразователя 2 при воздействииимпульса усилия и нежелательных явлений - остаточных явлений в упругомэлементе, температуры, вибрации и т.д.,а на второй вход сигнал разбаланса преобразователя только при воздействии нежелательных явлений, Причем сигналы по входам вычитателя 12 поступаЮт неодновременно с задержкой на величину времени переходного процессасистемы преобразователь - упругийэлемент. Следовательно, регистрирующее устройство 13 фиксирует толькоамплитуду импульса усилия, Неодновременность поступления сигнала навходы вычитателя 12 практически. не от"ражается регистрирующим устройством 13ввиду малой длительности переходногопроцесса, не превышающей 0,1 с, и относительно большой постоянной времени стрелочных индикаторов (в случаеприменения цифрового отсчетного уст"ройства его постоянная времени искусственно увеличивается),Перезапись амплитуд последующих импульсов усилия в запоминающее устройство осуществляется автоматически,без предварительного сброса, по сигналам управления с элементов задерж"ки, благодаря малому выходному сопротивлению пикового детектора 4Таким образом, применение предла"гаемого устройства для контроля усилия, разиваемого оборудованием, выгодно отличает его от известных устройствавтономностью, что сокращает время наего установку и расширяет областьего применения. Формула изобретения Устройство для измерения амплитуды импульсных усилий, содержащее последовательно соединенные генератор, преобразователь деформации чувствительного элемента, усилитель, пиковый детектор, выполненный на компараторе и двух ключах, первый из которых подключен через конденсатор, зашунтированный вторым ключом, к общей шине, при этом первый вход компаратора детектора подключен к сигнальному входу, второй вход компаратора детектора подключен к выходу согласующего каскада, выход компаратора детектора соединен с управляющим входом первого ключа, регистратор и элемент совпадения, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения автономности, в него введены вычитатель, дополнительный компаратор, три элемента задержки, источник опорного напряжения и два запоминающих блока, первые входы кото7. 9605 рых подключены к выходу пикового де" тектора, а выходы - через вычитатель к регистратору, причем первый вход дополнительного компаратора подключен к выходу пикового детектора, вто рой вход - к источнику опорного напряжения, а выход " к одному из вхо" дов элемента совадения, другой вход которого подключен к выходу компаратора детекторавыход элемента совпа- в дения через первый, второй и третий элементы задержки соединен с управляющим входом второго запоминающего ,блока, при этом выход первого элемента задержки соединен с управляющим входом первого запоминающего блока, а выход второго элемента задержки подключен к управляющему входу второго ключа.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРй 419745 кл. 6 О 3. 1/06, 1972.2. Авторское свидетельство СССРйф 723402, кл. 6 01 3. 1/ООэ 1978Корре тя ектная илиа Редактор Я. Козод рЗаказ 72 Й 9/Й 6ВНИИ Составитель Н. Вов из Техреду И. Надь. Тираж 87 И Государственного коми делам изобретений и от Москва ЖРаушская ПП "Патент", г. Ужгород