Цифровой счетный тензометр

(19) . ( 01 В 7/ ОБРЕТЕНИЯ ПИСА- поворота рукояти.ил. стрелы з,п. ф-ль ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПОДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Уральский лесотехнический инсти тут им, Ленинского комсомола (72) В.С,Кралин, Ю.Н,Логинов, В,Н.Андреев, С,А.Санников и С.А.Тимашев(56) Авторское свидетельство СССР Р 638841, кл. С 01 В 7/16, 1975.Авторское свидетельство СССР У 953448, кл. С 01 В 7/16, 1981. (54) ЦИФРОВОЙ СЧЕТНЫЙ ТЕНЗОМЕТР (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования динамической нагруженности манипуляторов лесных машин, Целью изобретения является повышение точности за счет обеспечения записи коррелированных случайных процессов, Электрические сигналы усиливаются усилителем 3 и поступают затем на квантующий преобразователь 4, который преобразует аналоговый сигнал в дискретный. Дискретный сигнал далее поступает на формирователи 6, 8 и 10 адресного кода действующих напряжений, угла поворота стрелы и угла поворота рукояти соответственно. Адресный код через коммутатор 11 и блок 12 обнуле-.ния поступает на оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 13, где появляется число, записанное в двоичном коде, Двоичный код попадает далее на установочные входы счетчика- сумматора 14, где к нему прибавляет" ся единица, после чего новый код коротким импульсом записывается в ОЗУ 13 по тому же адресу. Заканчиваетсял время действия длинного импульса фор- Я мирования адресного кода, и он переводит схему в начальное состояние, Работа повторяющихся циклов измере" Сф ния устанавливается с помощью тактового генератора 16. Тензометр фикси- ф рует в ОЗУ 13 количество амплитуд а, попавших в определенный интервал А Я в зависимости от углов Ы, - поворо- аИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования динамическойнагруженности манипуляторов лесныхмашин,Целью изобретения является повышение точности путем обеспечения записикоррелированных случайных процессов,На фиг,1 изображена блок-схема тензометра; на фиг.2 - схема квантующего, формирователя адресного кода; нафиг.4 - кинематическая схема манилулятора, 15Цифровой счетный тензометр содержит последовательно соединенные питающий генератор 1, тензомост 2, усилитель 3, квантующий преобразователь4 и регистратор 5; формирователь 6 20адресного кода действующих напряжений, вход которого соединен с выходомквантующего преобразователя 4; последовательно соединенные датчик 7 углаповорота стрелы и Формирователь 8адресного кода угла поворота стрелы,последовательно соединенные датчик 9угла поворота рукояти и Формирователь10 адресного кода угла поворота рукояти; последовательно соединенные коммутатор 11, блок 2 обнуления, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ)13, счетчик-сумматор 14, дешифратор15, выход которого соединен с входом,регистратора 5; последовательно соединенные тактовый генератор 16 и формирователь 17 рабочей диаграммы импульсов, выход которого соединен с,входами Формирователя 6 адресного ко.да действующих напряжений и формирователей 8, 10 адресного кода углаповорота стрелы и рукояти соответственно; блок 18 считывания информации,выход которого соединен с входом коммутатора 11; и счетчик 9 обнуления 45ОЗУ, выход которого соединен с входом блока 12 обнуления; выход формирователя 6 адресного кода действующих напряжений соединен с входом коммутатора 11, а выходы формирователя17 рабочей диаграммы импульсов соединены с входом ОЗУ 13 и счетчикасумматора 14. Квантующий преобразователь 4 выполнен в виде операционных усилителей (ОУ) 20 - 36, делителя напряжения, состоящего из последовательно соединенных резисторов 37 - 55; резисторы 37, 55 являются переменными,а резисторы 38 - 54 имеют одинаковоесопротивление; инверсные входы бперационных усилителей 20 - 36 соединены с входом квантующего преобразователя 4, неинверсные входы - с делителем напряжения, а выходы ОУ 20 -36 - через резисторы 56 - 71 - с параллельно подключенными к ним стабилитронами 72 - 87.формирователи 6, 8, 10 адресногокода действующих напряжений, углаповорота стрелы и рукояти соответственно выполнены в виде параллельносоединенных резисторов 88 - 95, селектора-мультиплексора 96, входы которого соединены с резисторами 88 - 95,двоичного счетчика 97, соединенногос адресными входами селектора-мультиплексора 96, логического элемента2 И-НЕ 98, соединенного с входом двоичного счетчика 98; выход селекторамультиплексора 96 соединен с входомлогического элемента 2 И-НЕ 98, второй вход которого соединен с выходомтактового генератора 16 (на фиг,3 непоказан).Цифровой счетный тензометр работает следующим образом,Напряжение или нагрузка, возникающие в исследуемой конструкции, преобразуется тензомостом 2 в электрические сигналы, которые усилив иотсяусилителем 3 и поступают на квантующий преобразователь 4, который преобразует аналоговый сигнал в дискретный, Этот сигнал отображается на регистраторе 5 и одновременно поступает на Формирователь 6 адресного кодадействующих напряжений, В соответствии с положением датчика 7 угла поворота стрелы в формирователе 8 адресного кода стрелы формируется адресный код положения стрелы. В третьей ветви в соответствии с положениемдатчика 9 угла поворота рукояти в формирователе 10 адресного кода рукоятиформируется адресный код положениярукояти. Сформированный в Формирователях 6,8,10 адресный код через коммутатор 11 и блок 12 обнуления ОЗУ, выполненный, например, на элементах 2 И-НЕ, поступает на ОЗУ 13, Согласно адресному коду на выходе ОЗУ 13 появляется число, записанное в двоичном коде, которое попадает на счетчик-сумматор14, выполненный, например, на двоично-десятичных реверсивных счетчиках,имеющих установочные входы. На этиустановочные входы и подается двоичный код, приходящий из ОЗУ 13. Этоткод коротким импульсом предварительной записи перводится в состояниесчетчика-сумматора 14, затем к этому состоянию прибавляется единица с по.мощью импульса прибавления единицы к 10 состоянию ОЗУ. Теперь новый код коротким импульсом записывается в ОЗУ 13 по тому же адресу. После этого заи он переводит схему в первоначальное состояние - готовность повторить весь цикл измерения, Повторяемость циклов измерения устанавливается с 20 помощью тактового генератора 16, Тактовый генератор 16 позволяет производить 1,10, 100 и 1000 циклов измерений в секундуФормирователь 17 рабочей диаграммы импульсов может быть выполнен на двоичных счетчиках, элементах 2 И-НЕ и триггерах. Он формирует длинный импульс формирования адресного кода и короткие импульсы предварительной записи в счетчик состояния ОЗУ 13, импульс прибавления единицы к состо 25 30 янию ОЗУ и импульс записи в ОЗУ нового состояния счетчика-сумматора 14,После прохождения коротких импульсов заканчивается время действия длинно 35 го импульса, Через блок 12 обнуления ОЗУ к ОЗУ 13 подключается счет-. чик 19 обнуления ОЗУ, который может быть выполнен, например, на двоичных 40 счетчиках. Он производит очищение ОЗУ13, т.е., перебирая адреса ОЗУ, онзаписывает в них логический "0 ,При считывании информации, записанной в ОЗУ 13, через коммутатор 11 и блок 2 обнуления ОЗУ подключается блок 18 считывания информации, выполненный на переключателях, с помощью которых формируется код действующих напряжений, углов рукояти и углов стрелы, н соответствии с установленным кодом на выходе счетчика-сумматора 14, который при считывании информации уже не является сумматором, т.е. импульс прибавления единицы к состоянию ОЗУ не воспринимается, а происходит только перезапись состояния ОЗУ 13 в состояние счетчика-сум 50 канчивается время действия длинного 15импульса формирования адресного кода,матора 14 и это состояние через дешифратор 15 поступает на регистратор 5, на котором загорается цифра,показывающая количество импульсов,записанных в ОЗУ 13 по определенномуадресу, установленному с помощью блока 18 считывания информации,На фиг,4 изображена кинематическая схема манипулятора, где указаныуглы к (поворота стрелы) и(поворота рукояти), а также усилия Р,Р Р и напряжения Я, возникающие вконструкции манипулятора, которыеможно записывать с помощью цифровогосчетного тензометра,Пифрсвой счетный тензометр производит обработку действующих напряжений методом случайных ординат с учетом углов с ив процессе эксперимента, Величину- частоту опроса -можно изменять дискретно с помощьютактового генератора 16 5=1; О,1;0,01; 0,001 1 С 1), а количество интервалов разбиения 68 максимальной амплитуды действующих напряжений 8 равно 15,При измерении цифровой счетныйтензометр фиксирует в ОЗУ 13 количество амплитуд а попавших в определенный иптервал ь 8 в зависимостиот углов а и ЭРабота квантующего преобразователя 4 осуществляется следующим образом,С помощью делителя напряжений задается порог срабатывания каждомуОУ 20 - 36; за счет того, что сопротивления резисторов 38 - 54 равны,равны и напряжения, падающие на них,т,е. происходит автоматическое деление опорного напряжения на определенные интервалы, С помощью переменныхрезисторов 37, 55 можно регулироватьпределы расширения этих интервалов,а с помощью резистора 46 - изменятьнулевую точку, т.е, точку, относительно которой происходит изменение опорного напряжения, Все импульсные входы ОЗУ подключены к одному входу, накоторый подается аналоговый сигнал,Если на выходе ОУ - положительноенапряжение, то с помощью стабилитрона формируется логическая единица,при отрицательном напряжении стабилитрон формирует логический нуль,Формирователи 6,8,10 адресного кода работают следующим образом, 1430736На вход логического элемента 2 И-НЕ98 постоянно поступают импульсы с частотой 256 кГц от тактового генератора 16. Элемент 2 И-НЕ 98 может пропускать их к входу С 1 двоичного счетчика 97 или задерживать, Это зависитот того, что присутствует на рторомвходе элемента 2 И-.Е 98 - логический"0" или "1" ("1" - импульсы проходят, "0" " не проходят).1В исходном состоянии на второмвходе элемента 2 И-НЕ 98 присутствуетлогическая "1", т.е. импульсы прохо-15дят к двоичному счетчику 97, но счетчик считает их только. тогда, когдаприходит длинный импульс, разрешающий счет двоичному счетчику 97. Счетпродолжается до тех пор, пока не совпадет двоичный код на адресных входахЛ К, Л э селектора-мультиплексора96 с положением датчика, т.е. кодом,присутствующим на входах ХО - Х 7;приих совпадении на выходе селекторамультиплексора 96 появляется логический 0, который прекращает проходимпульсов к двоичному счетчику 97 ипоследний останавливается, а на выходах формирователей 6, 8 и 10 присутствует двоичный адресный код, которыйсоответствует определенному положениюдатчиков 2, 7, 9. После прекращениядлинного импульса, разрешающего счет,происходит обнуление двоичного счет 135чика 97, т.е, с адресных выходов формирователей 6,8,10 сбрасывается адресный код, на выходе селектора-мультиплексора 96 появляется логическая"11 - формирователь готов к следующему циклу формирования адресногокода,Формула изобретения1, 11 ифровой счетный тензометр, содержащий последовательно соединенные питающий генератор, тенэомост, усилитель, квантующий преобразователь и регистратор, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности за счет обеспечения записи коррелированных случайных процессов, оп снабжен последовательно соединенными коммутатором, блоком обнуления, оперативным запоминающим устройством, счетчиком-сумматором и дешифратором, выход которого соединен с регистратором, последовательно соединенными тактовым генераторомрабочей диаграммы импульсов и формирователем адресного кода действующихнапряжений, последовательно соединенными датчиком угла поворота стрелыи формирователем адресного кода угла поворота стрелы, выход которого соединен с первым входом коммутатора, а второй его входс выходом формирователя рабочей диаграммы импульсов, последовательносоединенными датчиком угла поворотарукояти и формирователем адресногокода угла поворота рукояти, выход которого соединен с вторым входом коммутатора, а второй его вход - с выходом формирователя рабочей диаграммыимпульсов, блоком считывания.информации, выход которого соединен с третьим входом коммутатора и счетчиком обнуления оперативного запоминающегоустройства, выход которого соединенс вторым входом блока обнуления, второй выход формирователя рабочей диаграммы импульсов соединен с вторымвходом счетчика-сумматора, третий выход - с вторым входом оперативногозапоминающего устройства, выход счетчика-сумматора соедннен с вторым входом оперативного запоминающего устройства, выход формирователя адресного кода действующих напряжений соединен с четвертым входом коммутатора,выход квантующего преобразователясоединен также с вторым входом формирователя адресного кода действующихнапряжений,2. Тензометр по п1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, квантующийпреобразователь выполнен в виде шестнадцати параллельно соединенных между собой операционных усилителей, делителя напряжения, состоящего изпоследовательно соединенных резисторов крайние из которых являются переменными, а остальные имеют одинаковое сопротивление, инверсные входыоперационных усилителей соединены свходом квантующего преобразователя,неинверсные входы - с делителем напряжения, а выходы операционных усилителей через резисторы с параллельно подключенными к ним стабилитронами соединены с выходом квантующегопреобразователя. 3. Тензометр по п,1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что формирователиадресного кода действующих напряжений, угла поворота стрелы и рукояти выполнены в виде восьми паралелльно соединенных резисторов, селектора- мультиплексора, входы которого соединены с реэисторами, двоичного счетчика, соединенного с адресными входами селекторами-мультиплексора, логического элемента 2 И-НЕ, соединенного с входом двоичного счетчика, выход 5селектора-мультиплексора соединен с входом логического элемента 2 И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом тактового генератора.1430736 Составитель В,ПисаревскТехред А.Кравчук рректорН.Король Редакто овска одписно каз 5330 40 ственно-полиграфическое предприятие, г Ужгород, ул. Проектная,Про Тираж 680 ВПИИПИ Государственного по делам изобретений 3035, Москва, Ж, Раушомитета СС открытийая наб д