Тензометрическое устройство

О П И С А Н И Е 197 О 24 рИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1, Юь,(22) Заявлено 080481 (21) 3273029/18-21 (511 М, Кд,з с присоединением заявки 1 Чо С 01 й 17/10С 01 В 7/16 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий.733 (008. 8) Опубликовано 3010,82, Бюллетень М 40 Дата опубликования описания 30.10.82 кб;СОЮЗНМ ТЕХИИКЫАЯ ВИВЛИОТИИМ(54) ТЕНЗОИЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерениях, например, ускорений, давлений, деформа-ций тензометрическими датчиками.Известно.тензометрическое устройство, содержащее тенэомост, источник напряжения питания моста, усилитель, включенный в измерительную диагональ тензомоста, блок контроля, выполненный в виде согласующих элементов и компараторов, последовательно подключенных к каждой вершине измерительной диагонали тензо моста, и логических элементов, соединенных с входом исполнительного элемента. Блок контроля выявляет обрывы и короткие замыкания плеч тенэомоста 13 е Недостатком данного устройства является наличие сложного блока контроля, не обеспечивающего доотоверного обнаружения неисправностей тензомоста"при питании его от источ- . ника стабильного тока. Блок контроля, например,:не выдает сигнал . неисправности в случае короткого замыкания двухтензометров неэаземленной вершины диагонали питания тен. зомоста, так как источник тока иэменяет при этом свое выходное напряжение до величины, которая воспринимается блоком контроля как соответствующая исправному состояниютензомоста,Известно тенэометрическое устройство, содержащее четырехплечиймост, источник постоянного токапитания моста, усилитель, включенный в измерительную диагональ моста, регистратор и блок контроля,содержащий нуль-органы, источникиопорного напряжения, ключи, схемусовпадений, генератор импульсов15 и делитель частоты 23 Данное устройство обеспечиваетавтоматическое распознавание обрывов 2 . и коротких замыканий в плечах мостапри его питании от источника тока (2)Однако в тех случаях физическихизмерений, когда необходимо обнаруживать неисправностимоста беэ распознавания вида неисправности (обрыв или короткое замыкание), но при минимальных габаритах и массе блока контроля, известное устройство оказывается сложным. Недостатком данного устройства является наличие большого числа сложных узлов блокаконтроля, снижающих надежность его.работы.Цель изобретения - упрощениеустройства и повышение надежностиего работы.Поставленная цель достигается 5тем, что в известном тензометрическом устройстве, содержащем четырехплечий мост, источник постоянного тока, усилитель включенныйв измерительную диагональ моста, О.блок контроля с генератором сигнала неисправности, подключенным кпервому входу исполнительного элемента, второй вход которого соединенс выходом усилителя, а выход подключен к регистратору, блок контроля выполнен в виде опорного элемен- .та, включенного между плюсовым вы-.водом источника постоянного тока .и.вершиной диагонали питания моста,соединенной с общей шиной устройства,первого МОП-транзистора обедненноготипа с и -каналом, второго МОП-транзистора обогащенного типа с р-каналом, причем исток первого и сток второго МОП-транзисторов соединеныс плюсовыч выводом источника.постоянного тока и третьим входом исполнительного .элемента,сток первого и исток второго6МОП"транзисторов подключены к нулевой шине, а затворы МОП-транзисто-ров соединены с минусовым выводомисточника постоянного тока и другойвершиной диагонали питания моста.На фиг. 1 представлена Функцио Знальная схема тензометрическогоустройства на фнг. 2 - кривая зависимости напряжецня на опорном.элементе от изменения напряжения незаэемленной вершины диагонали питания моста.ЕТензометрическое устройство содержит иост 1 с тензодатчикамн, источник 2 постоянного тока питания моста, усилитель 3, связанный с измерительной диагональю моста с вершинами 4 и 5, блок б контроля моста 1,включающий опорный элемент 7, соединенный последовательно с источником. 2 тока, МОП-транзистор 8 обедненноготипа с п-каналом, МОП-транзистор 9обогащенного типа с р-каналом, испол;нительный элемент 10 генератор 11сигнала неисправности. Исток транзистора 8 и сток транзистора 9 соединены 55с полюсовым выводом источника 2 токаи входом исполнительного элемента 10.Сток транзистора 8 и исток транзистора 9 соединены с нулевой шиной уст. ройства и вершиной 12 диагонали питания моста 1, а затворы транзисторов8 и 9 подключены к вершине 13 диагонали питания моста. Вершины 12 и 13диагонали питания моста 1 соединенывыводами с остальными элементами схе мы соответственно в точках 14 и 15Выходы усилителя. 3 и генератора 11 сигнала неисправности подключены к . исполнительному элементу 10, который переключает их.на регистратор 16 в зависимости от величины напряжения О., с опорного элемента 7. Номинальное значение напряжения Овыбирается минимально необходимой величины для управления исполнительным элементом 10. В качестве опорного элемента 7 может быть применен, например, низковольтный стабилитрон.Устройство работает следукщим образом.В нормальном режиме работы (при отсутствии обрывов и коротких замыканий моста 1 сигнал с вершин 4 и 5 измерительной диагонали моста поступает на усилитель: 3 и далее с его выхода на исполнительный элемент 10. Выходное напряжение источника 2 тока Опадает . на сонпротивлении моста 1 (0 ) и опор-. ном элементе 7 (О). В этом режиме напряжение вершины 13 относительно нулевой шины соответствует номинальному значению О, обусловленному значениями .сопротивлений плеч моста при заданном токе питания. Изменение сопротивлений плеч моста 1 под воздействием измеряемого параметра вызывает изменение напряжения 0 в пределах заранее установленного допуска,Между истоком и стоком МОП-транзисторов 8 и 9 приложено напряжение 0, Между затвором и истоком транзистора 8 приложено напряжение О источника 2 тока, а между затвором ,и истоком транзистора 9 - напряжение 06 Н диагонали питания моста 1.Напряжение отсечки МОП-транзистора обедненного типа с л-каналом является величиной отрицательной и выбрано из условия "отсе)ОнПоэтому. МОП-транзистор 8 в нормальном режиме работы закрыт.Напряжение отсечки МОП-транзистора 9 обогащенного типа с р-каналом является величиной отрицательной и вы,брано иэ условия "отсЕ "Зн. Поэтому МОП-транзистор 9 в нормальном режиме работы также закрыт. Входное сопротивление МОП-транзисторов превышает величину 10"ф Ом,поэтому они не. влияют на номинальный ток питания моста .Уровень напряжения Отнс опорного элемента 7 воспринимается исполнительным элементом 10 как соответствующий исправной работе моста 1. Поэтому ис-. полнительный элемент 10 подключает на вход регистратора 16 измерительный сигнал с усилителя 3. В аварийном режиме работы мОста 1возможны следукюие виды неисправностей,выявляемые блоком 6 контроля.970240 формула изобретения Тензометрическое устройство, содержащее четырехплечий мост, источник постоянного тока, усилитель,.включенный в измерительную диагональ моста, блок контроля с генератором сигнала неисправности, подключенным к первому входу исполнительнога элемента, второй вход которого соединен с выходом усилителя, а выход. подключен к регистратору, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью упрощения устройстваи повышения надежности его работы,блок контроля выполнен в виде опорного элемента, включенного между полюсовым выводом источника постоянного тока и вершиной диагонали пи- фтания моста, соединенной с общей шиной устройства, первого МОП-транзистора обедненного типа с л -каналомвторого МОП-транзистора обогащенноготипас р-каналом, причем исток первого и сток второго МОП-транзисторов. соединены с плюсовым выводомисточника постоянного тока и третьимвходом исполнительного элемента, стокпервого и исток второго МОН-транзисторов подключены к нулевой шине, азатворы МОП-транзисторов соединеныс минусовым выводом источника постоянного тока и другой вершиной диагонали питания моста.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР9 624108, кл. С 01 В 7/16, 1978.2, йвторское свидетельство СССРВ 702797,кл. С 01 В 7/16, 1978. а) короткое замыкание в одном илинескольких плечах моста 1 ( цепи 4 12,4-13, 5-12, 5-13)1б) обрыв в одном или нескольких.плечах моста 1 .(цепи 4-12, 4-3, 5-12,5 135в) обрыв одного или двух выводовмоста 1 ( цепи 12-14, 13-15)г) комбинации коротких замыканййи обрывов цепей, перечисленных в пп.а, б и в. 30Общее количество вариантов по всемвидам неисправностей, включая комби-.нации коротких замыканий и обрывовпо п.г, будет равно произведейиючисла вариантов по пп. а,. б ы в видов 5неисправностей, т.е,1 Ь х 15 х 3 д 675.В аварийных режимах .работы найряже-:ние О 1 вершины 13 моста 1 за счетработы источника 2 стабильного тока 20будет значительно отличаться от номинального значения О,(З, установленного для нормального режима работыПри коротких замыканиях плеч.моста 1 напряжение источника 2 тока .уменьшаетсяПри ) 01) . ( О О Е ) открываетсяМОП-транзистор 8, шунтируя опорныйэлемент 7. ИОП-транзистор 9 при этсизакрыт.Прц обрывах: плеч. моста 1 иливыводов 13-15, 12-14 напряжениеисточника 2 тока возрастает,:ПриЬ 1 Ъ (Оотс 91 открываетсяМОП-транзистор 9, шунтируя опорный. элемент 7. ИОП-транзистор 8 при этомзакрыт.Следовательно,"в аварийных режимах вследствие шунтирования опорного элемента 7 каким-либо из транзис-.торов 8 или 9 (в зависимости от 40.вида неисправности) на вход исполнительного элемента 10 не поступаетнеобходиьий уровень напряжения О.Это воспринимается исполнительнымэлементом 10 как неисправная работа 45моста 1. Исполнительный элемент 10отключает от регистратора 16 выходусилителя 13 и подключает выходгенератора 11 сигнала неисправности. Введение в блок контроля 6 МОП- транзисторов 8 и 9 и опорного элемента 7, выполненного на основе стабилитрона, облегчает решение задачи миниатюризации конструкции тензометри ческого устройства за счет применения современных технологических методов изготовления электрорадиоэлементов.970240 Составитель В. Семенчук Техред М.Надь Корректор Н. Бур Редактор М. Янович аказ 8379/5 Тираж 717ПИ Государственного о делам изобретений Москва, Ж, Раушск Подписи омитета С и,открытий я наб д В 4 5 3035 илиал ППП "Патент", г. Ужгород,. Ул, Проектная,