Тензометрический измерительный комплекс

 

и» 48623!

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Со оз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт свид-ву (22) Заявлено 15.01.74 (21) 1997099/26-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 30.09.75. Бюллетень М 36

Дата опубликования описания 02.02.76 (51) М. Кл. G Olm 5/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 531.787.087.4 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. А. Паскевич и В. В. Тихомиров (71) Заявитель (54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС

Известны тензометрические измерительные комплексы, содержащие электрический мост с тензорезистором в одном из плеч, дискретно уравновешиваемый цифровой управляемой проводимостью, нуль-орган, устройство управления и оперативное запоминающее устройство с возможностью хранения в одной ячейке двух результатов уравновешивания моста.

Измерительный эксперимент, в котором используется известный комплекс, обычно содержит ряд поочередно выполняемых этапов, соответствующих различным значениям действующей на исследуемую конструкцию нагрузки. При переходе с одной ступени нагружения к следующей нагрузка, как правило, изменяется на одну и ту же величину. Зависимость измеряемой информации от величины нагрузки является близкой к линейной, поэтому есть принципиальная возможность предсказать результат измерения на данном этапе по хранящимся в ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) результатам измерений на двух предыдущих этапах нагружения. В известных комплексах это явление для повышения быстродействия не использовано, и на уравновешивание моста по каждому из разрядов регистра тратится один такт времени.

Цель изобретения — повышение быстродействия комплекса.

Это достигается тем, что в предлагаемом измерительном комплексе управляющие входы ключей цифровой управляемой проводимости соединены с выходами арифметического устройства (АУ), вход каждого из разрядов АУ, за исключением младшего и знакового, через логический элемент сборки соединен с выходами трех логических элементов совпадения с двумя входами каждый, по одному входу этих элементов соединены с выходом сдвигающего регистра и с двумя выходами ОЗУ соответствующих разрядов, а три других — соответственно с шинами устройства управления (УУ)

«Измерение», «Сложение» и «Вычитание». Шины АУ «Сложение» и «Вычитание» через логи15 ческие элементы сборки соединены с выходами двух элементов совпадения, по одному входу которых соединены с шиной УУ «Измерение», а два других — с прямым и инверсным выходами нуль-органа. Входы нескольких разрядов 0 сдвигающего регистра соединены с выходами логических элементов совпадения с прямым и инверсным входами, прямой вход каждого из них соединен с выходами одного из разрядов

АУ, а инверсные — с выходами остальных бо25 лее старших разрядов АУ.

На чертеже приведена схема предлагаемого тензометрического измерительного комплекса.

Электрический мост комплекса образован

30 резисторами 1, 2, 3 и тензорезпстором 4. В из486231

Л:Е1 1 — Ei 2, значение

65 мерительную диагональ моста включен нульорган 5. Питание моста осуществляется от источника 6. Уравновешивание моста производится резисторами 7, подключаемыми параллельно резистору 1 или резистору 2 моста ключами 8 и 9. Устройство контроля баланса моста 10 предназначено для автоматической проверки правильности уравновешивания моста.

Управляющие входы ключей 8 и 9 соединены с выходами АУ 11 и с входами ОЗУ 12. Выходы АУ через элементы совпадения 13, 14, 15 соединены также с входами сдвигающего регистра 16. Информационные входы АУ через логические элементы сборки 17, 18, 19 и логические элементы совпадения 20 — 27 соединены с выходами ОЗУ 12 и регистра 16; ОЗУ служит для хранения результатов уравновешивания моста для каждого из тензорезисторов, поочередно включаемых в плечо моста коммутатором датчиков (коммутатор в приведенной схеме не показан). Адрес выбираемой ячейки ОЗУ и адрес включаемого в плечо моста тензорезистора задается счетчиком адреса

28. УУ 29 предназначено для управления работой других устройств комплекса. Управляющие входы АУ «Сложение» (вход «+») и «Вычитание» (вход « — ») через логические элементы сборки 30, 31 и совпадения 32, 33 соединены с выходами УУ 29 и нуль-органа 5. АУ работает в режиме с фиксированной запятой (запятая перед младшим разрядом).

Рассмотрим работу комплекса на некотором

i-м этапе нагружения, считая, что уже выполнены этапы 1 — 1, t,— 2 и результаты уравновешиваний моста на этих этапах зафиксированы в соответствующих ячейках ОЗУ. Будем считать, что результат измерения на этапе i — 1 хранится в полуячейке Б, а результат измерения на этапе 1 — 2 — в полуячейке Д той же ячейки.

Комплекс работает следующим образом.

Управляющий потенциал «Пуск» поступает на вход УУ 29, которое устанавливает в состояние «О» триггеры регистра 16, АУ 11 и счетчика адреса 28; при этом в плечо моста включается первый тензорезистор и размыкаются ключи 9. УУ выдает в ОЗУ управляющий потенциал «Считывание» (вход Сч. ОЗУ), по которому содержимое ячейки с адресом О считывается на выходной регистр ОЗУ. УУ вырабатывает затем управляющий потенциал «Сложение», который открывает элементы совпадения 21, 24, 27 и через элемент сборки 30 поступает на управляющий вход АУ «Сложение», при этом содержимое полуячейки Б с выходного регистра ОЗУ через элементы совпадения 21, 24, 27 и элементы сборки 17, 18, 19 вводятся в АУ. УУ вырабатывает управляющий потенциал «Вычитание», который открывает элементы совпадения 22, 25, 26 и через элемент сборки 31 поступает на управляющий вход АУ «Вычитание»; при этом из содержимого АУ вычитается содержимое полуячейки Д

ОЗУ. Таким образом, на выходном регистре

АУ получена разность результатов уравнове5

4О шивания моста на этапах 1 — 1 и 1---2, т. е. величина где Е; 1, Е;-е — результаты измерений на этапах 1 — 1 и 1 — 2 соответственно.

В зависимости от модуля этой разности на одном из входов $2, $4, $8, $2 — регистра 16 сигнал имеет уровень логической «1», а на остальных входах — уровень логического «О».

Так, если модуль величины Л меньше 16, то сигналы на прямых входах элементов совпадения 14 и 15 имеют уровень логического «О», поэтому и сигналы на входах $4 и $8 регистра 16 также имеют уровень логического «О»; уровень логического «0» имеет и сигнал на входе $2" —, соединенном с выходом старшего разряда АУ. Сигнал же на входе $2 имеет уровень логической «1», так как на всех инверсных входах элемента совпадения 13 сигналы имеют уровень логического «О». Аналогично этому сигнал на входе $4 имеет уровень логической «1», когда модуль величины Л находится в пределах от 16 до 31, Сигнал на входе $8 регистра 16 имеет уровень логической «1», когда модуль Л величины больше 31, но меньше 2 — . И, наконец, если модуль величины Л больше или равен 2" —, то уровень логической «1» имеет сигнал на входе $2" —, соединенном с выходом старшего разряда АУ.

Далее работа комплекса происходит следующим образом.

УУ 29 выдает на вход синхронизации (вход

С) регистра 16 импульс «Синхронизация», и в зависимости от модуля величины Л один из разрядов этого регистра устанавливается в состояние «1». УУ вырабатывает управляющий потенциал «Сложение», по которому содержимое полуячейки Б ОЗУ складывается с содержимым АУ. В выходном регистре АУ при этом сформирован двоичный код величины

Епред: Ei — 1 + Л: 2Е1 — 1 Ei — 2 представляющий собой ожидаемое результата измерения.

Выходы АУ соединены с управляющими входами разрядных ключей 8 и 9, поэтому в соответствии с величиной Епр, происходит подключение резисторов 7 параллельно резистору 1 (при состоянии «О» знакового разряда АУ) или параллельно резистору 2 (при состоянии «1» знакового разряда АУ). Нуль-орган определяет знак разбаланса моста, сигнал с выхода нуль-органа поступает на прямой вход элемента совпадения 32 и инверсный вход элемента совпадения 33. УУ вырабатывает управляющий потенциал «Измерение», который открывает элементы совпадения 20, 23, 32, 33. Если сигнал на выходе нуль-органа имеет уровень логической «1», то сигнал на входе «Сложение» АУ, соединенном с выходом элемента сборки 30, также имеет уровень логической «1»; поэтому к содержимому АУ прибавляется содержимое регистра 16 (т. е. прибавляется одно из чисел 2, 4, 8, 2" — . Если

486231

10 же сигнал на выходе нуль-органа имеет уровень логического «О», то уровень логической

«1» имеет сигнал на входе АУ «Вычитание», соединенном с выходом элемента сборки 31; поэтому из содержимого АУ отнимается содержимое регистра 16. В соответствии с новым содержимым АУ параллельно плечу моста подключается новая комбинация резисторов 7.

УУ выдает в регистр 16 сдвигающий импульс (вход Сдв.), по которому содержимое этого регистра сдвигается вправо на один разряд.

Далее аналогично предыдущему происходит прибавление к содержимому АУ или вычитание из него сдвигающего регистра (т. е. одного из чисел 1, 2, 4, 8), после чего содержимое регистра 16 снова сдвигается на один разряд вправо. Аналогично этому производится уравновешивание моста по двум другим разрядам регистра 16. Процесс уравновешивания заканчивается после установки в состояние «1» триггера младшего разряда регистра 16 и прибавления или вычитания 1/2 из содержимого

АУ, при этом результат измерения фиксируется в АУ.

УУ выдает управляющий потенциал «Контроль» на вход устройства контроля баланса моста 10, которое сначала параллельно резистору 1, а затем параллельно резистору 2 подключает резистор, сопротивление которого имеет вес нескольких единиц младшего разряда. Анализируя уровни сигнала на выходе нуль-органа при шунтировании плеч моста, устройство контроля 10 вырабатывает управляющий потенциал «Небаланс», который выдается в УУ и на информационный вход старшего разряда регистра 16 (вход S2" — ).

Если по какой-либо причине мост окажется уравновешенным неточно, то сигнал «Небаланс» имеет уровень логической «1». Получив этот сигнал, УУ сбрасывает в состояние «О» триггеры АУ и выдает на вход синхронизации триггера старшего разряда (вход С2" — ) регистра 16 импульс «Синхронизация старшего разряда», по которому этот триггер устанавливается в состояние «1». Далее аналогично предыдущему производится повторное уравновешивание моста по всем разрядам регистра

16, после чего производится повторная проверка правильности уравновешивания моста.

Если же мост был близок к состоянию равновесия, то сигнал «Небаланс» имеет уровень логического «О». По этому сигналу УУ выдает в ОЗУ управляющий потенциал «Запись» (вход Зп. ОЗУ), по которому содержимое АУ

11 переписывается в полуячейку Б. Выходные шины первой половины разрядов выходного регистра ОЗУ соединены с одноименными входами второй половины разрядов, поэтому одновременно с записью в полуячейку Б содержимого АУ происходит перезапись содержи15

З0

55 бО мого полуячейки Б в по.пуячейку Д этой же ячейки. Таким образом, по окончании процесса записи в одной ячейке ОЗУ фиксируются результаты уравновешиваний моста на двух смежных этапах нагружения исследуемой конструкции. Аналогичным образом производится уравновешивание моста при других тензорезисторах, результаты измерений записываются в ячейки ОЗУ, адреса которых определяются счетчиком адреса 28.

Предмет изобретения

Тензометрический измерительный комплекс, содержащий устройство управления, сдвигающий регистр, оперативное запоминающее устройство, нуль-орган, измерительный мост с тензорезистором в одном из плеч, уравновешиваемый цифровой управляемой проводимостью, ключи для управления проводимостью, о тл ич а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, он снабжен арифметическим устройством, выходы которого соединены с управляющими входами ключей цифровой управляемой проводимости, вход младшего разряда арифметического устройства соединен с выходом младшего разряда сдвигающего регистра, снабжен логическими элементами совпадения и логическими элементами сборки, через которые вход знакового разряда арифметического устройства соединен с выходами логических элементов совпадения, по одному входу этих элементов соединены с двумя выходами оперативного запоминающего устройства, а два других — с шинами устройства управления «Сложение» и «Вычитание», вход каждого из остальных разрядов арифметического устройства через логический элемент сборки соединен с выходами трех логических элементов совпадения с двумя входами каждый, по одному входу этих элементов соединены с выходом сдвигающего регистра и с двумя выходами оперативного запоминающего устройства соответствующих разрядов, а три других — соответственно с шинами устройства управления «Измерение», «Сложение» и «Вычитание», шины арифметического устройства «Сложение» и «Вычитание» через логические элементы сборки соединены с выходами двух элементов совпадения, по одному входу которых связаны с шиной устройства управления «Измерение», а два других — с прямым и инверсным выходами нуль-органа, входы нескольких разрядов сдвигающего регистра соединены с выходами логических элементов совпадения с прямым и инверсными входами, прямой вход каждого из них соединен с выходом одного из разрядов арифметического устройства, а инверсные — с выходами остальных более старших разрядов арифметического устройства.

486231

Составитель И. Бахтина

Редактор E. Караулова

Техред 3. Тараненко Корректор О. Тюрина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3342/8 Изд. К. 1855 Тираж 902 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5