Устройство для дискретного регулирования чувствительности тензопреобразователя

 

Изобретение относится к тензометрии и может быть использовано для дискретного регулирования тензопреобразователя Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона регулирования при минимально возможном количестве регулирующих резисторов за счет оптимизации количества последних в схеме с операционным усилителем На входе последнего и в цепи обратной связи включены магазины сопротивлений, количество которых выбирается согласно выявленному соотношению диапазона и шага регулирования 2 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ура G 01 В 7/16

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2 (21) 4916817/28 (22) 26.12.90 (46) 15.07.93, Бюл. ¹ 26 (71) Инженерный центр испытательной техники (72) В.В.Куликов и Н.И.Дец (56) Авторское свидетельство СССР

N 838442, кл. G 01 (1/22, 1979.

Авторское свидетельство СССР

N. 898261,,кл. G 01 В 7/16, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСКРЕТНОГО РЕГYJlMPOBAHMR ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ

ТЕНЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения деформации твердых тел, усилий, крутящих моментов, перемещений и других параметров тензометрическим способом, Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона регулирования при минимально возможном количестве регулирующих резисторов, На фиг. 1 изображено устройство для дискретного регулирования чувствительности тенэопреобразователя; на фиг. 2 изображен вариант подключения устройства к тензоп реобраэовател ю.

Устройство для дискретного регулирования чувствительности .тенэопреобразователя содержит входную шину 1, соединенную через дискретно-управляемый делитель напряжения 2 с одним из входов операционного усилителя 3. Второй

„„Я3 „„1827533 А1 (57) Изобретение относится к тензометрии и может быть использовано для дискретного регулирования тензопреобразователя.

Цель изобретения — повышение точности и расширение. диапазона регулирования при минимально возможном количестве регулирующих резисторов эа счет оптимизации количества последних в схеме с операционным усилителем. На входе последнего и в цепи обратной связи включены магазины сопротивлений, количество которых выбирается согласно выявленному соотношению диапазона и шага регулирования. 2 ил. вход операционного усилителя 3 через дискретно-управляемый делитель напряжения

4 соединен с выходом операционного усилителя 3 и выходной шиной устройства 5. в

Дискретно-управляемый делитель 2 со- р стоит из первого резистора 6 (R1), дополнительного резистора 7 (Rg), коммутируемого контактами 8, и набора дискретно-управляемых (коммутируемых) резисторов 9 (R2, R3, И4...„Rп) коммутируемых ключами 10. 0д

Дискретно-управляемый делитель 4 в (д цепи обратной связи операционного усилителя 3 собран на основе резисторов 11, коммутируемых ключами 12.

Устройство для дискретного регулирования чувствительности тензоп реоб раэователя (фиг. 1) представлено на фиг. 2 в виде устройства регулирования 13, которое соединено по входу 1 с тензопреобразователем

14 через согласующий усилитель 15, а к выходу 5 устройства регулирования 13 под1827533 ключен регистратор 16. Электропитание тензопреобразователя 14 осуществляется от стабилизированного источника напряжения 17, Принцип выбора количества и номиналов резисторов делителя напряжений 2 и количества резисторов в делителе 4 обратной связи усилителя 3 определяется условием формирования общего диапазона регулирования 0 по формуле

D -- ар, (1) где а — шаг регулирования, представляющий собой отношения вида

К К1 К2 К1 — 1 К вЂ” 1

=а, К1 К2 Кз " К К, (2) где К вЂ” текущий коэффициент передачи устройства регулирования чувствительности тензопреобразователя;

K> — начальный коэффициент передачи: р — число поддиапазонов, на которые делится общий диапазон О, определяемое по формуле р = m (2" — 1) — 1, (3) где n — количество резисторов в делителе 2 напряжения на входе операционного усилителя 3, m — количество резисторов в делителе 4 напряжения, включенном в цепи обратной связи операционного усилителя 3.

Учитывая; что на практике отношения(2} равны между собой с той или иной степенью приближения в конкретных расческах .значений m и п целесообразно принимать среднее значение шага регулирования а = acp при заданном и допустимом абсолютном отклонении Ьа акс. от среднего значения, Введение в делитель 2 дополнительного резистора 7 (Rg) позволяет без увеличения количества и дискретно-управляемых резисторов 9 дополнительно увеличить коэффициент использования шкалы регистратора ll6 при 0 = const или, наоборот, дополнительно расширить диапазон 0 при сохранении заданного значения коэффициента использования шкалы регистратора.

Практически подключение резистора

Rg к делителю 2 осуществляется контактами

8 переключателя 10 в тех случаях, когда все резисторы 9 (R2, РЗ,..., Rn) отключены от цепи, Устройство работает следующим образом.

Под воздействием измеряемой относительной деформации г: сопротивление каждого тензорезистора тензопреобразователя 14 изменяется на величину hR, вследствие чего при использовании источника стабилизированного напряжения 17 на вход согласующего усилителя 15 поступает сигнал т R

0c =- 0щ т Ьр = 0лит Е $, (4) где 0пит — напряжение источника питания

17;

S — коэффициент тензочувствительности тензопреобразователя 14, Далее сигнал усиливается с помощью последовательно соединенных каскадов согласующего усилителя 15, делителя 2 и операционного усилителя 3 устройства регулирования 13. с общим коэффициентом усиления

Кт = Кт1 Кт2 Ктэ, Гдв Кт1 — ПОСтсяННЫй КОЭффИцИЕНтуСИЛЕНИя согласующего усилителя 15;

К 2 — дискретно-регулируемый коэффициент усиления (чувствительности) делителя напряжений 2;

Ктз — дискретно-регулируемый коэффициент усиления (чувствительности) операционного усилителя 3 с делителем напряжения 4 в обратной связи.

Коэффициенты усиления Кт и Ктз подбираются в процессе калибровки (тарировки) следующим образом.

На каждый тензопреобраэователь по30 сле его установки или наклейки на исследуемый узел с помощью стендов или загрузочных устройств задается номинальное (близкое к максимальному) физическое воздействие (давление, деформация и т,п.), 35 С помощью дискретно-управляемого делителя 4 обратной связи операционного усилителя 3 сначала "грубо" подбирается коэффициент усиления Ктз. Затем "точно" с помощью дискретно-управляемого делите40 ля 2 подбирается коэффициент усиления

- Кт2 таким образом, чтобы сигнал Ор на входе регистратора 16 был близок к пределу измерения его шкалы, где измерения можно осуществлять с максимальной точностью, т.е, Ор = Кт . 0пит (6)

Принимая во внимание, что произведение .

Кт 0пит S = С = const для каждого измерительного тракта (вклю50 чая тензопреобразователь}, определяемое практически в процессе тарировки, можно заключить, что сигнал на входе регистратора линейно зависит от величины измеряемой деформации, т.е.

55 (7)

Для регистрации сигнала Up в конкрет ных единицах физических величин достаточно соответственно откалибровать шкалу регистратора.

1827533

Фиг. f

При подключении к устройству тензопреобразователей с различной чувствительностью достаточно каждому из них в процессе первоначальной тарировки присвоить код масштаба (чувствительности) с 5 разрядностью (n + m). Это обстоятельство существенно повышает производительность работ, например, при испытаниях кинематически сложных машин, где на период испытаний устанавливается несколько де- 10 сятков тензопреобразовэтелей.

Формула изобретения

Устройство для дискретного регулирования чувствительности тензопреобразователя, содержащее операционный усилитель 15 и включенный в цепь его обратной связи резистивный делитель напряжения, отл и ча ю щ е е сятем,,что. с целью повышения точности и расширения диапазона регули7 8 рования при минимально возможном количестве регулирующих резисторов, оно снабжено включенным на входе операционного усилителя дискретно управляемым делителем напряжения, делитель напряжения, включенный в цепь обратной связи операционного усилителя. выполнен также дискретно .управляемым. а количество коммутируемых резисторов определяется из выражения

0 m2" Ц i

I где 0 — общий диапазон регулирования; а — шаг регулирования; и — количество резисторов в делителе напряжения на входе операционного усилителя;

m — количество резисторов в делителе напряжения, включенном в цепь обратной связи операционного усилителя.

1827533

t1k, В1

Составитель B.Êóëèêoâ

Техред М.Моргентал

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул,Гагарина., 101

Редактор С;Кулакова Корректор M.Ïåòðoâà

Заказ 2352 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская нэб., 4/5