Цифровой счетный тензометр

 

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 дреобразует аналоговый сигнал в дискретный. Дискретный сигнал далее поступает на формирователи 6, 8 и 10 адресного кода действующих напряжений, угла по ворота стрелы и угла поворота рукояти соответственно. Адресный код через коммутатор П и блок 12 рбнуления поступает на оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 13, где появляется число, записанное в двоичном коде. Двоичный код попадает далее на установочные входи счетчикасумматора 14, где к нему прибавляется -единица, после чего новый код коротким импульсом записывается в ОЗУ 13 по тому же адресу. Заканчивается время действия длинного импульса формирования адресного кода, и он переводит схему в начальное состояние, Работа повторяющихся циклов измерения устанавливается с помощью тактового генератора 16. Тензометр фиксирует в ОЗУ 13 количество амплитуд а, попавпшх в определенный интервал и S в зависимости от углов об - поворота стрелы и р - поворота рукояти. 2 3.п. ф-лы. 4 ил.... о (Л Jliib М О со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) . (11) А1 (51) 4 С 01 В 7/16

3 (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4208928/25-28 (22) 16.03.87 (46) 15.10.88. Бюл. ¹ 38 (71) Уральский лесотехнический институт им, Ленинского комсомола (72) В.С.Кралин, Ю.Н.Логинов, В.Н.Андреев, С.А.Санников и С.А.Тимашев (53) 531.781.2(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 638841, кл. G 01 В 7/16, 1975.

Авторское свидетельство СССР № 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 счетчикасумматора 14, где к нему прибавляет" ся единица, после чего новый код коротким импульсом записывается в ОЗУ

13 по тому же адресу. Заканчивается

\ время действия длинного импульса фор- Я мирования адресного кода, и он переводит схему в начальное состояние, Работа повторяющихся циклов измере" С ния устанавливается с помощью тактового генератора 16. Тензометр фикси- ф рует в ОЗУ 13 количество амплитуд а(, попавших в определенный интервал А $ в зависимости от углов К, — поворота стрелы и — поворота рукояти.

2 з.п. ф-лы. 4 ил.

1430736

Квантующий преобразователь 4 выполнен в виде операционных усилителей (ОУ) 20 — 36, делителя напряжения, состоящего из последовательно соединенных резисторов 37 — 55; ре55

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования динамической нагруженности манипуляторов лесных машин, Целью изобретения является повышение точности путем обеспечения записи коррелированных случайных процессов, На фиг,l изображена блок-схема тензометра; на фиг.2 — схема квантующего, преобразователя; на фиг.3 — схема, формирователя адресного кода; на фиг.4 — кинематическая схема манилулятора. 15

Цифровой счетный тензометр содер-! жит последовательно соедин(енные питающий генератор 1 тензомост 2, усилитель 3, квантующий преобразователь

4 и регистратор 5; формирователь 6 20 адресного кода действующих напряже.ний, вход которого соединен с выходом квантующего преобразователя 4; последовательно соединенные датчик 7 угла поворота стрелы и формирователь 8 адресного кода угла поворота стрелы, последовательно соединенные датчик 9 угла поворота рукояти и формирователь

10 адресного кода угла поворота рукояти; последовательно соединенные ком— . мутатор 11, блок 12 обнуления, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ)

13, счетчик-сумматор 14, дешифратор

15, выход которого соединен с входом

:,регистратора 5; последовательно сое- 35, диненные тактовый генератор 16 и фор мирователь 17 рабочей диаграммы им пульсов, выход котороro соединен с . входами формирователя 6 адресного ко .да действующих напряжений и формиро- 40 вателей 8, 10 адресного кода угла поворота стрелы и рукояти соответственно; блок 18 считывания информации, выход которого соединен с входом коммутатора 11; и счетчик 19 обнуления 45

ОЗУ, выход которого соединен с входом блока 12 обнуления; выход формирователя 6 адресного кода действующих напряжений соединен с входом коммутатора ll, а выходы формирователя

17 рабочей диаграммы импульсов соединены с входом ОЗУ 13 и счетчикасумматора 14. зисторы 37, 55 являются переменными, а резисторы 38 — 54 имеют одинаковое сопротивление; 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 адресного кода действующих напряжений, угла поворота стрелы и рукояти соответственно выполнены в виде параллельно соединенных резисторов 88 — 95, селектора-мультиплексора 96, входы которого соединены с резисторами 88 — 95, двоичного счетчика 97, соединенного с адресными входами селектора-мультиплексора 96, логического элемента

2И-HE 98, соединенного с входом двоичного счетчика 98; выход селекторамультиплексора 96 соединен с входом логического элемента 2И-НЕ 98, второй вход которого соединен с выходом тактового генератора 16 {на фиг.3 не показан).

Цифровой счетный тензометр работает следующим образом.

Напряжение или нагрузка, возникающие в исследуемой конструкции, преобразуется тензомостом 2 в электрические сигналы, которые усилив.иотся усилителем 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 кода действующих 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 положением датчика 9 угла поворота рукояти в формирователе 10 адресного кода рукояти формируется адресный код положения рукояти.

Сформированный в формирователях

6,8,10 адресный код через коммутатор

ll и блок 12 обнуления ОЗУ, выполненный, например, на элементах 2И-НЕ, поступает на ОЗУ 13. Согласно адресному коду на выходе ОЗУ 13 появляется число, записанное в двоичном коде, которое попадает на счетчик-сумматор

1430736

14, выполненный, например, на двоично-десятичных реверсивных счетчиках, имеющих установочные входы. На эти установочные входы и подается двоичный код, приходящий из ОЗУ 13. Этот код коротким импульсом предварительной записи перводится в состояние счетчика-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 секунду.

Формирователь 17 рабочей диаграммы импульсов может быть выполнен на двоичных счетчиках, элементах 2И-НЕ и триггерах. Он формирует длинный импульс формирования адресного кода и короткие импульсы предварительной записи в счетчик состояния ОЗУ 13, импульс прибавления единицы к состо25

30 янию ОЗУ и импульс записи в ОЗУ нового состояния счетчика-сумматора 14.

После прохождения коротких импульсов заканчивается время действия длинно35

ro 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 ОЗУ

13, т.е., перебирая адреса ОЗУ, он записывает в них логический "0, При считывании информации, записанной в ОЗУ 13, через коммутатор 11 и блок 12 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-сум50 канчивается время действия длинного 15 импульса 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 определенному адресу, установленному с помощью блока 18 считывания информации.

На фиг.4 изображена кинематическая схема манипулятора, где указаны углы са (поворота стрелы) и Р (поворота рукояти), а также усилия Р„, P,, P и напряжен.я S, возникающие в конструкции манипулятора, которые можно записывать с помощью цифрового счетного тензометра, Пифрсвой счетный тензометр производит обработку действующих напряжений методом случайных ординат с учетом углов с и / в процессе эксперимента. Величину — частоту опроса— можно изменять дискретно с помощью тактового генератора 16 (at=i; О,1;

0,01; 0,001 tCt), а количество интервалов разбиения 68 максимальной амплитуды действующих напряжений S равно 15.

При измерении цифровой счетный тензометр фиксирует в ОЗУ 13 количество амплитуд а,, попавших в определенный иптервал л 8 в зависимости от углов а и Э

Работа квантующего преобразователя 4 осуществляется следующим образом, С помощью делителя напряжений задается порог срабатывания каждому

ОУ 20 — 36; за сче 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 переменных резисторов 37, 55 можно регулировать пределы расширения этих интервалов, а с помощью резистора 46 — изменять нулевую точку, т.е, точку, относительно которой происходит изменение опорного напряжения. Все импульсные входы ОЗУ подключены к одному входу, на который подается аналоговый сигнал, Если на выходе ОУ вЂ” положительное напряжение, то с помощью стабилитро1 на формируется логическая единица, при отрицательном напряжении стабилитрон формирует логический нуль, Формирователи 6,8,10 адресного кода работают следующим образом.

1430736

На вход логического элемента 2И-НЕ

98 постоянно поступают импульсы с частотой 256 кГц от тактового генератора 16. Элемент 2И-HE 98 может пропускать их к входу С1 двоичного счетчика 97 или задерживать. Это зависит от того, что присутствует на втором входе элемента 2И- .!Е 98 — логический

"0" или "1" ("1" — импульсы прохо- 10 дят, "0" - не проходят).

В исходном состоянии на втором входе элемента 2И-НЕ 98 присутствует логическая "1", т,е. импульсы прохо- >5 дят к двоичному счетчику 97, но счетчик считает их только. тогда, когда приходит длинный импульс, разрешающий счет двоичному счетчику 97. Счет продолжается до тех пор, пока не сов- падет двоичный код на адресных входах

Л,, Л, Л селектора-муль»иплексора

96 с положением датчика, т.е. кодом, присутствующим на входах ХΠ— Х7;при их совпадении на выходе селектора- 25 мультиплексора 96 появляется логический "0, который прекращает проход импульсов к двоичному счетчику 97 и последний останавливается, а на выходах формирователей 6, 8 и 10 присутствует двоичный адресный код, который соответствует определенному положению датчиков 2, 7, 9. После прекращения длинного импульса, разрешающего счет, происходит обнуление двоичного счет»35 чика 97, т.е, с адресных выходов формирователей 6,8,10 сбрасывается адресный код, на выходе селектора-мультиплексора 96 появляется логическая

"1" — формирователь готов к следующему циклу формирования адресного кода.

Формула изобретения

1, 11ифровой счетный тензометр, содержащий последователь»»о соединенные питающий генератор, тенэомост, усилитель, квантующий преобразователь и регистратор, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности за счет обеспечения записи коррелированных случайных процессов, о»» снабжен последовательно соединеннь»»»и коммутатором, блоком обнуления, оперативным запоминающим устройством, счетчиком-сумматором и дешифратором, выход которого соединен с регистратором, последовательно соединенными тактовым генератором рабочей диаграммы импульсов и формирователем адресного кода действующих напряжений, последовательно соединенными датчиком угла поворота стрелы и формирователем адресного .кода угла поворота стрелы, выход которого соединен с первым входом коммутатора, а второй его вход с выходом формирователя рабочей диаграммы импульсов, последовательно соединенными датчиком угла поворота рукояти и формирователем адресного кода угла поворота рукояти, выход ко— торого соединен с вторым входом коммутатора, а второй его вход — с выходом формирователя рабочей диаграммы импульсов, блоком считывания.информации, выход которого соединен с третьим входом коммутатора и счетчиком обнуления оперативного запоминающего устройства, выход которого соединен с вторым входом блока обнуления, второй выход формирователя рабочей диаграммы импульсов соединен с вторым входом счетчика-сумматора, третий выход — с вторым входом оперативного запоминающего устройства, выход счетчика-сумматора соеднне»» с вторым входом оперативного запоминающего устройства, выход формирователя адресного кода действующих напряжений соединен с четвертым входом коммутатора, выход квантующего преобразователя соединен также с вторым входом формирователя адресного кода действующих напряжений.

2. Тензометр по п ° 1, о т л и ч аю шийся тем, что, квантующий преобразователь выполнен в виде шестнадцати параллельно соединенных между собой операционных усилителей, делителя напряжения, состоящего из последовательно соединенных резисторов„ крайние из которых являются переменнь»»»и, а остальные имеют одинаковое сопротивление, инверсные входы операционных усилителей соединены с входом квантующего преобразователя, неинверсные входы — с делителем напряжения, а выходы операционных усилителей через резисторы с параллельно подключенными к ним стабилитронами соединены с выходом квантующего преобразователя.

3. Тензометр по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что формирователи

1430736 фис. 8 адресного кода действующих напряжений, угла поворота стрелы и рукояти выполнены в виде восьми паралелльно соединенных резисторов, селекторамультиплексора, входы которого соединены с реэисторами, двоичного счетчика, соединенного с адресными входами селекторами-мультиплексора, логического элемента 2И-НЕ, соединенного с входом двоичного счетчика, выход

5 селектора-мультиплексора соединен с входом логического элемента 2И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом тактового генератора.

1430736

Составитель В.Писаревский

Техред A.Êðàâ÷óê КорректорН.Король

Редактор А.Маковская Заказ 5330/40

Тираж 680 Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. 1роектна