Устройство для измерения усилий

 

УСТРОЙСТВб ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ- по авт.св. 572669, о т л и ч а ю щ е « е я тём, что, с целью повышения достовермости результатов измерения, в нем блок управления выполнен в виде последовательно соединенных датчика температуры, ключа, пикового детектора и компаратора, причем второй вход компаратора подключей к выходу датчика температуры, а выход компаратора - к управляющим входам ключа и переключателя. (Л С ф К1 со

COlOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК а9) (%j

3 D G 01 L 1/22

Г

Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ - :

М ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 572669 (21) 3530659/18"10 (22) 06.01.83 (46) 28.02.84. Бюл.Р 8 (72) A.Í. Ãóðæèé (71) Научно-исследовательский институт строительных конструкций Госстроя .СССР (53) 531.781(088.8) (54 ) (57)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИБРЕНИЯ

УСИЛИЯ по авт.св. Ó 572669, о т л ич а ю щ е е с я тЕм, что, с целью повышения достоверности результатов измерения, в нем блок управления выполнен в виде последовательно соединенных датчика температуры, ключа, пикового детектора и компаратора, причем второй вход компаратора подключен к выходу датчика температуры, а выход комнаратора — к управляющим входам ключа и переключателя.

1076779

Изобретение относится к приборостроению, а именно к электроизмерительной технике, и может найти применение при измерении механических усилий и нагрузок на различные конcтрукции

По основному авт.св. 9 572669 устройство для измерения усилий, содержащее тензометрический мост, выход которого соединен через переключатель с демодулятором, генератор несущей частоты, подключен- ный к другому входу демодулятора, входу тензомоста и через выпрямительк цифроаналоговому преобразователю, выходы которого подключены к первым входам нуль-органов, выходы нульорганов соединены с входами реверсивного счетчика, выход которого подключен к входам цифроаналогового преобразователя, а выход демодуля" 20 тора соединен с вторыми входами нуль-органов, и блок управления.

Периодическая коррекция аддитивной погрешности, обусловленной дрейфом нуля электронных блоков, в из; 25 вестном устройстве осуществляется через определенные, заранее заданные промежутки времени (циклы коррекции) по сигналам, поступающим от блока управления. Однако известно, что основным фактором, влияющим на величину .дрейфа нуля электронных блоков, является изменение температуры окружающей среды, что в известном устройстве приводит к появлению погрешности и уменьшает достоверность результатов измерения, так как в нем циклы коррекции не зависят от измерения этой температуры.

Цель изобретения — повышение достоверности результатов измерения. . 40

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения усилий блок. управления выполнен в виде последовательно соединенных датчика температуры, ключа, пикового детекто-45 ра и компаратора, причем второй вход компаратора подключен к выходу датчика температуры, а выход компаратора— к управляющим входам ключа и переключателя.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство состоит из тензомоста 1, генератора 2 несущей частоты, демодулятора 3, выпрямителя 4, цифроаналогового преобразователя 5, пе- 55 реключатель 6, нуль-органов 7 и 8, реверсивного счетчика 9, регистра

10, сумматора 11 с регистратором 12, датчика 13 температуры, компаратора

14, ключа 15 и пикового детектора 16.60

Устройство работает следующим образом.

При воздействии измеряемого усилия тензорезисторы тенэомоста 1 изменяют свое сопротивление, вследствие65

Пд = U -К -К

AR м 3 R (2) чего происходит разбаланс тензомоста

1 и на его выходе появляется напряже ние несущей частоты, модулировачное напряжением деформации. Это напряжение поступает через переключатель б, находящийся в положении А на демодулятор 3, в котором происходит выделение сигнала модулирующей частоты.

Сигнал на выходе демодулятора 3, пропорциональный .измеряемому усилию, поступает на первые входы нуль-органов 7 и 8.

Пороги срабатывания нуль-органов

7 и 8 отличаются на один уровень квантования. Если напряжение с выхода демодулятора 3 увеличивается и достигает порога срабатывания нуль-ор- гана 7, последний срабатывает и выдает импульс, который поступает на вход сложения реверсивного счетчика

9 импульсов s увеличивает на единицу записанное в нем число, а это приводит к увеличению на уровень квантования выходного напряжения.цифроаналогового преобразователя 5, подаваемого на вторые входы нуль-органов

7 и 8. Если же напряжение с выхода демодулятора 3 уменьшается и достигает порога срабатывания нуль-органа 8, последний срабатывает и выдает импульс, который поступает на вход вычитания реверсивного счетчика 9 импульсов и уменьшает на единицу записанное в нем число. Уменьшение на единицу числа в реверсивном счетчике

9 импульсов приводит к уменьшению на уровень квантования выходного напряжения цифроаналогового преобразователя 5.

В процессе измерения при достижении выходным напряжением U äåìoäóлятора 3 порога срабатывания нульорганов 7 и 8 имеет место равенство напряжений П, = U „д(:цд — выходное * uМ напряжение цифроаналогового преобразователя 5 ) . Йапряжение Ч д„пропорционально текущему значению кода N, записанному в реверсивном счетчике

9 импульсов, и напряжению питания цифроаналогового преобразователя 5, т.е.

П„д„= P, * К - NU где U выходное напряжение генератора 2 несущей частоты;

К4, К вЂ” соответственно коэффициенты преобразования выпрямителя 4 и цифроаналогового преобразователя 5.

Напряжение U на выходе демодулятора 3 для случая, например, изменения усилий по схеме полного тензомоста .1 будет равно

107б779 (3) Б

К К.R

Составитель И.Панин

Редактор Н.Руднева Техред .T,äóáèí÷àê КорректорД.Тяско

Заказ 733/39 Тираж 823: Подписное

ВНИИПИ Государственного .комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4 где К, K — соответственно коэффициенты преобразования тензомоста 1 и демодулятора 3;

R,äR - соответственно значения активного сопротивления и приращения активного сопротивления тензорезисторов тензомоста 1.

Подставив выражения {1) и (2) в равенство U++= U<>+ и выполнив необхо-. 10 димые преобразования, получим выражение для уравнения измерения устройства из которого следует, что текущее значение кода m в реверсивном счетчике

9 импульсов, которое индицируется цифровым индикатором 12, в каждый момент времени оказывается пропорциональным измеряемому усилию.

Коррекция дрейфа нуля устройства осуществляется следующим образом.

После его включения перед началом работы срабатывает компаратор 14, который устанавливает переключатель б в положение В, замыкает ключ 15 и устанавливает регистр 10 в нулевое состояние. В результате этого вход уст- З0 ройства оказывается заземленным и измеренные значения дрейфа нуля элек тронных. блоков представляются из реверсивного счетчика 9 в регистр 10, где оно и хранится до следующего цик- 35 ла коррекции.

Одновременно пиковым детектором

16 запоминается значение выходного напряжения датчика 13 температуры. " 40

После этого переключатель б снова устанавливается в положение А, а ключ

15 размыкается. В дальнейшем в процессе работы устройства кодовое зиачение напряжения дрейфа нуля электро.нных блоков устройства подается в обратном коде сумматора 11, где производится его вычитание из результатов измерения, чем обеспечивается исключение аддитивной погрешности, которая обусловлена дрейфом нуля электронных блоков устройства.

При изменении температуры коружающей среды изменяется напряжение на выходе датчика 13 температуры, которое сравнивается компаратором 14 с ранее запомненным {с помощью детектора 16) выходным напряжением датчика 13 температуры. Если напряжение с выхода датчика 13 температуры становится больше, чем с выхода пикового детектора 16, срабатывает «омпаратор 14, в результате чего переключатель 6 устанавливается в положение В, замыкается ключ 15, а регистр

10 устанавливается в нулевое состояние. Вход устройства оказывается .снова заземленным и .вновь измеренное устройством значение напряжения дрейфа нуля электронных блоков переписывается из реверсивного счетчика

9 импульсов в регистр 10, где оно снова хранится до следующего цикла коррекции. Одновременно с помощью пикового детектора 1б запоминается новое значение выходного. напряжения датчика 13 температуры. После этого переключатель б устанавливается в положение А, ключ 15 размыкается и работа устройства повторяется.

Таким образом, в предлагаемом устройстве коррекция аддитивной погрешности, обусловленной напряжением дрейфа нуля электронных блоков, происходит при изменении температуры окружающей среды. Это исключает воэможность появления погрешности измерения между циклами коррекции, что повышает достоверность результатов измерения.