Устройство для измерения деформаций и нагрузок

 

370500

О П И СА Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических ,... --.---ресл1блик

Зависимое от авт. свидетельства №

М. Кл. 6 01п 3/О6

G 0lb 7/16

Заявлено 27Х.1970 (№ 1444289/25-28) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 15.11.1973. Бюллетень № 11

Дата опубликования описания 20Х1.1973

Комитет со селам изобретений и открытий ври Совете Министров

СССР

УДК 53 1.781 (О88.8) Авторы изобретения

А. С. Больших, И. С. Саликов, Б. С. Царев и Е. Л. Персиц

Заявитель Научно-исследовательский и конструкторский институт испытательных машин, приборов и средств измерения масс

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ И НАГРУЗОК

Изобретение относится к измерителы о.1 технике.

Известны устройства для измерения деформаций и нагрузок к испытательной машине, содержащие электрический датчик деформаций, усилитель сигнала датчика, устройство сравнения и лентопротяжный механизм с ведущим и ведомыми барабанами и электродвигателями привода ведущего и ведомых барабанов.

Цель изобретения — повысить надежность и быстродействие измерений.

Предлагаемое устройство отличается тем, что оно снабжено фазочувствительным реле, управляющая цепь которого соединена с усилителем сигнала датчика, выходные цепи с электродвигателями привода ведомых барабанов. Привод ведущего барабана выполнен в виде двух электродвигателей, валы которых жестко соединены между собой.

Устройство снабжено так же двумя электронными ключами, например, выполненными на транзисторах, управляющие цепи которых соединены с выходными цепями фазочувствптельного реле, а выходные цепи ключей включены в цепи управляющих обмоток двигателей подмотки, Фазочувствительное реле может быть выполнено в виде логической схемы, состоящей из формирующих каскадов, на вход которых поданы напряжения с выхода усилителя, управляющего двигателями подмотки, сдвип тые на 180, схем «НЕ». соединенных с выход дами формирующих каскадов; схем «И -. с

5 двумя входами, один из которых соединен с выходом схемы «НЕ», а другой — с цепью питания датчика; триггера с двумя устойчивыми состояниями, входы которого соединены с выходами схем «И»; схемы «ИЛИ» с двумя вхо10 дами, соединенными с выходами схем «НЕ»; схем «И» с двумя входами, один из которых соединен с выходом триггера, а другой — с выходом схемы «ИЛИ»; и выходами, соединенными с управляющими цепями электрон15 ных ключей.

Возможно выполнение фазочувствительного реле в виде демодулятора, например, на транзисторах, входы которого соединены с выходом усилителя и с цепью питания датчика, а

20 выходы — с управляющими цепями электронных ключей, а т",êêå в виде электромагнитного реле.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — схема фазо25 чувствительного реле, выполненного в виде электромагнитного реле, управляющего двигателями привода ведомых барабанов; на фиг. 3 — схема включения электронных реле; на фиг. 4 — схема выполнения фазочувствп30 тельного реле в виде логической схемы; «а

37 0500 фиг. 5 — схема выполнения фазочувствительного реле в виде демодулятора.

Предлагаемое устройство содержит электрический датчик деформаций 1, усилитель 2 сигнала датчика 1, источник питания 3, устройство 4 сравнения с реохордом, фазочувствительное реле 5 и лентопротяжный механизм.

Последний состоит из ведущего барабана б, приводимого в движение двумя двигателями 7 и 8, валы которых жестко соединены между собой, ведомых барабанов 9 и 10 с приводами

11 и 12 соответственно, ленты 18 и шкалы 14.

Кроме того, устройство содержит динамометр с датчиком 15, жестко связанный с пассивным захватом 16 испытуемого образца, усилитель 17, источник питания 18, устройство сравнения с приводимым в движении двигателем 19, реохордом 20, снабженным стрелкой

21, шкалой 22 и кареткой 23 записи.

На станине 24 испытательной машины закреплено нагружающее устройство 25. Активный захват 26 испытуемого образца жестко соединен с нагружающим устройством 25 и через редуктор — с сельсин-датчиком 27.

Сельсин-датчик 27 электрически связан с сельсин-приемником 28.

Переключатель Пк предназначен для выбора рода регистрации: регистрации истинной деформации образца при съеме сигнала с датчика 1 или регистрации перемещения активного захвата 28 при съеме сигнала с сельсиндатчика 27.

Фазочувствительное реле 5 выполненное, например, в виде электромагнитного реле (см. фиг. 2) имеет одну обмотку, включенную на выход усилителя 2, а другие питаются напряжением от источника 8 питания.

В качестве двигателей привода ведомых барабанов (двигателей, подмотки) 11 и 12 могут быть использованы двигатели постоянного тока с сериесным включением обмоток статора и гасящими сопротивлениями Rl — R4 или асинхронные двигатели с конденсаторным пуском (на чертеже не показаны) .

Электронные ключи, используемые в сочетании с электромагнитным реле и содержащие транзисторы T1 —: Тб, регисторы R5 — R12 и диоды Д1 —:Д4, позволяют разгрузить контакты реле от значительного тока обмоток двигателей, тем самым предохраняют их от нагорания.

Если фазочувствительное реле 5 выполнено в виде логической схемы, то оно содержит формирующие каскады 29 и 80, входы которых соединены с усилителем 2; инверторы 31 и 82 (схемы «НЕ»), соединенные с выходом формирующих каскадов схемы «И» (33 и 84) с двумя входами, один из которых соединен с выходом схемы «НЕ», а другой — с цепью питания датчика; триггер 85 с двумя устойчивыми состояниями, входы которого соединены с выходами схем «И»; схему «ИЛИ» (86) с двумя входами, соединенными с выходами схем

«НЕ»; схемы «И» (87 и 88) с двумя входами, один из которых соединен с выходом триггера

5 ю

25 зо

85, а другой — с выходом схемы «ИЛИ» (36) и выходами, соединенными с управляющими цепями электронных ключей (ЭК) 30 и 40; формирующий каскад 41, связанный по входу с источником питания 8, а по выходу — со схемами «И».

Фазочувствительное реле 5, выполненное в виде демодулятора, представляет собой известную схему демодуляторов, предназначенных для работы на дифференциальную нагрузку (см. фиг. 5). Выход демодулятора Д подключен к базам транзисторов Т7 и Т8. Тиристоры Д5 и Дб открывают цепи питания управляющих обмоток двигателей 11 и 12 только при появлении на базе одного из транзисторов Т7, Т8 отрицательного потенциала.

Испытуемый образец 42 устанавливают в захваты 16 и 26 машины, а переключатель

П к — в соответствующее положение. В ключ ают питание и привод машины, предварительно выбрав скорость перемещения активного захвата 26, амплитуду циклической нагрузки и т, д.

По шкале 22 регистрируют величины нагрузок за цикл, по шкале 14 ведущего барабана б лентопротяжного механизма — величину деформации (или смещения активного захвата 26). На ленте 18 производится запись диаграммы. В исходном состоянии (когда сигнал на выходе усилителя 2 равен нулю) транзисторы ТЗ и Т4 электронных ключей заперты положительным по отношению к земле напряжением, а следовательно заперты и остальные транзисторы. Двигатели 11 и 12 не работают.

Появление деформации вызывает появление сигнала на выходе усилителя 2. В зависимости от фазы сигнала на базу транзистора ТЗ будет подано отрицательное относительно земли напряжение. Транзистор откроется, и через одну из обмоток двигателей потечет ток. Двигатели начинают вращаться с разными скоростями в соответствии с установленными гасящими сопротивлениями.

Схема повышения быстродействия работает следующим образом. Два напряжения с усилителя 2 (см. фиг. 4), сдвинутые на 180 по отношению к земле, поданы каждое на своего формирующего каскада 29 и 80.

Напряжения с выходов формирующих каскадов прямоугольной формы поданы на инверторы 81 и 32, на выходе которых появляются прямоугольные импульсы.

Эти импульсы поданы на вход схем «И» (88 и 84) и схемы «ИЛИ» (36). Схема «ИЛИ» (36) осуществляет суммирование импульсов и на ее выходе получается постоянное напряжение. Фаза прямоугольных напряжений на выходах каскадов 29 и 30 по отношению к напряжению источника питания 8 может изменяться на 180 в зависимости от знака деформации испытуемого образца или направления перемещения активного захвата 26 машины.

Формирователь 42 формирует импульс, сдвинутый по времени на половину длительности импульса, снимаемого с одной из схем

370500

Фиг. 1

«НЕ» (81 и 82) в зависимости от соотношения фаз напряжений на входах каскадов 29 и 30.

Таким образом, совпадение происходит только в одной схеме «И» (83 или 84) и выходной импульс соответствующей ячейки осуществляет переброс триггера 35.

С выхода триггера 85 импульсы подаются на схемы совпадений 37 и 88, на другие входы которых подано постоянное напряжение со схемы «ИЛИ» (85). Следовательно, при деформации образца (при перемещении захвата) на выходе одной из схем «И» (87 или 38) всегда постоянное напряжение. Это напряжение подается на электронные ключи 89 и 40, включенные в цепях обмоток двигателей 11 и 12. Быстродействие лентопротяжного механизма в этом случае практически определяется инерционностью применяемых в нем электродвигателей.

Предмет изобретения

1. Устройство для измерения деформаций и нагрузок к испытательным машинам, содержащее электрический датчик деформаций, усилитель сигнала датчика, устройство сравнения и лентопротяжный механизм с ведущим и ведомым барабанами и электродвигателями привода ведущего и ведомых барабанов, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, оно снабжено фазочувствительным реле, управляющая цепь которого соединена с усилителем сигнала датчика, а выходные цепи с электродвигателями привода ведомых барабанов, а привод ведущего барабана выполнен в виде двух электродвигателей, валы которых жестко соединены между собой.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снаб5 жено двумя электронными ключами, например, выполненными на транзисторах, управляющие цепи которых соединены с выходными цепями фазочувствительного реле, а выходные цепи ключей включены в цепи управляющих т0 обмоток двигателей подмотки.

3. Устройство по и. 2, отличающееся тем,- что, с целью повышения быстродействия, фазочувствительное реле выполнено в виде логической схемы, состоящей из формируюшнх

15 каскадов, на вход которых поданы напряжения с выхода усилителя, управляющего двигателями подмотки, сдвинутых на 180, схем

«НЕ», соединенных с выходами формирующих каскадов, схем «И» с двумя входами, один из

20 которых соединен с выходом схемы «НЕ», а другой — с цепью питания датчика, триггера с двумя устойчивыми состояниями, входы которого соединены с выходами схем «И», схемы

«ИЛИ» с двумя входами, соединенными с вы25 ходами схем «НЕ», схем «И» с двумя входами, один из которых соединен с выходом триггера, а другой — с выходом схемы «1ЛЛ1Л», и выходами, соединенными с управляющими цепями электронных ключей.

30 4. Устройство по п, 2, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, фазочувствительное реле выполнено в виде демодулятора, например, на транзисторах, входы которого соединены с выходом усилителя и с

35 цепью питания датчика, а выходы — с управляющими цепями электронных ключей.

Редактор Т. Шагова

Составитель А. Босой

Техред Л. Грачева

Корректор Е. Сапунова

Заказ 1672/10 Изд, Кз 431 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типогоайия, пр. Сапунова, 2