Тензометрическое устройство

 

.г

О Л Й Ю--А Н К Е ИЗОБРЕТЕНИЯ

Е АВТОР СКОМУ СЕИДЕ ГЕПЬСТВУ

Союз Советских

Соцналистисескик

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.03.75 (21) 2111745/28 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опуоликовано 15.09.77. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 21.09.77 (51) M. К.. u 018 7/16

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 531.781.2:

: 539.3 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения В. Л. Костин, А. И. Москвитин, В. П. Соколянский и A. Г. Хильченко

Харьковский авиационный институт (71) Заявитель (54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к конструкции тензометрических устройств, Известен измерительный преобразователь, содержащий электрический мост, источник питания, ключ, операционный усилитель и интегрирующие емкости (1).

Недостаток этого преобразователя состоит в ограниченном быстродействии, а также в наличии значительных помех, искажающих результат измерения.

Наиболее близким из известных устройств аналогичного назначения к данному изобретению является тензометрическое устройство, которое содер>кит источник переменного напря>кения, подключенный к нему тензомост, нуль-орган, включенные на его входы блок управления и линейно-декодирующий преобразователь, а также последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, вентиль и счетчик (2).

Это тензометрическое устройство находит довольно широкое использование, однако, оно обеспечивает измерение только при уровне помехи ниже уровня полезного сигнала тензомоста. Если же уровень помехи выше уровня полезного сигнала, напряжение на входе нуль-органа скомпенсировать невозможно.

Кроме того, нуль-орган, подключенный непосредственно к выходу тензомоста, обладает высокой чувствительностью и подвержен дейстьпю случайных высокочастотных и импульсных помех, что значительно снижает точность измерений.

С целью повышения точности измерений предлагаемое устройство снабжено последовательно соединительными ключом и интегратором, состоящим пз операционного усилителя и параллельно подключенных к нему двух пе1о рекидных ключей и интегрирующей емкости, выход тензомоста соединен с входом ключа, выход 1 нтегратора соединен с входом нульоргана, выходы блока управления соединены с входом источника переменного напряжения и управляющими входами двух перекидных кл|очpй.

1-1а чертеже изображена блок-схема устройства.

Тензомстрическое устройство содержит ис20 точняк 1 переменного напряжения, подключенный к нему тензомост 2, нуль-орган 3, включенные на входы нуль-органа блок 4 управления и линейно-декодирующий преобразователь 5, последовательно соединенные гене25 ратор 6 тактовых импульсов, вентиль 7 и счетчик 8, последовательно соединенные ключ

9 и интегратор, состоящий из операционного усилителя 10 и параллельно подключенных к нему двух перекидных ключей 11 и 12 и ин30 тегрирующей емкости 13.

572643

Выход геизомоста 2 соедииси с входом ключа 9, выход интегратора --- с входом нульоргана 3, а выходы блока 4 управления соединены с входом источника 1 переменного напряжения и управляющими входами перекидных ключей 11 и 12.

Устройство работает следующим образом.

В момент времени ti с источника 1 переменного напряжения на вход тензомоста 2 поступает первая полуволна напряжения прямоугольной формы. Ключи 11 и 12, коммутирующие емкость 13, устанавливаются по сигналу блока 4 управления в нормально замкнутое состояние (НЗ) .

После того как заканчиваются переходные процессы во входных цепях в момент времени

4 замыкается ключ 9, и сигнал с тензомоста

2, состоящий из смеси сигнала с помехами, поступает на вход операционного усилителя

10 интегратора. Начинается интегрирование первой полуволны сигнала тензомоста с помехами и дрейфом нуля операционного усилителя. Заканчивается интегрирование первой полуволны в момент t3 через время Т/2, равное половине всего времени Т интегрирования входного сигнала. В момент ta выключается ключ 9, отсоединяя вход интегратора ст выхода тензомоста, ключи 11 и 12 переключаются в нормально разомкнутое состояние (HP), точки подключения емкости 13 меняются местами и напряжение на выходе операционного усилителя 10 меняет знак. В момент t3 с выхода источника 1 на вход тензомоста 2 подается вторая полуволна напряжения противоположной полярности. Напряжение сигнала тензомоста меняет знак, а знаки ЭДС помех и дрейфа нуля операционного усилителя сохраняются прежними.

После прекращения переходных процессов во входных цепях в момент 14 замыкается ключ 9 и продолжается интегрирование сигнала в течение времени Т/2 до момента tq. В результате этого сигналы помех и дрейфа нуля усилителя, которые суммировались с напряжением полезного сигнала тензомоста 2 и запоминались на интегрирующей емкости 13 в течение первой половины времени интегрирования (4 — 4), в течение второй половины времени интегрирования из напряжения, накопленного на емкости 13, вычитаются. Таким образом, напряжение на выходе операционного усилителя 10 в конце времени интегрирования не зависит от значения паразитных

ЭДС.

В момент времени tz ключ 9 размыкается, вход интегратора отключается от выхода тензомоста 2 и интегратор продолжает работать

55 в режиме заиомипаиия полученного результата. В момен" 4 на нуль-орган 3 с блока 4 управления подается сигнал разрешения. Нульорган Открывает вентиль 7 и импульсы генератора 6 тактовых импульсов проходят в счетчик 8, который управляет линейно-декодирующим преобразователем 5. Вырабатываемое преобразователем 5 компенсирующее напряжение подается на второй вход нуль-органа 3 и происходит его сравнение с выходным напряжением индикатора. В момент сравнения (6 сигнал с нуль-органа запирает вентиль и поступление импульсов в счетчик 8 прекращается. На выходе счетчика 8 получается код, пропорциональный измеренному выходному сигналу тензомоста.

Проведенные испытания подтвердили промышленную полезность предлагаемого тензометрического устройства.

Введение в конструкцию устройства интегратора между выходом тензомоста и входом нуль-органа, а также введение ключей, коммутирующих интегрирующую емкость, и применение двухполярного питания тензомоста позволяет уменьшить влияние на результат измерения случайных высокочастотных и импульсных помех. Требования к чувствительности нуль-органа ниже по сравнению с известным устройством.

Формула изобретения

Тензометрическое устройство, содержащее источник переменного напряжения, подключенный к нему тензомост, нуль-орган, включенные на его входы блок управления и линейно-декодирующий преобразователь, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, вентиль и счетчик, о т л и ч а ю щ ееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено последовательно соединенными ключом и интегратором, состоящим из операционного усилителя и параллельно подключенных к нему двух перекидных ключей и интегрирующей емкости, выход тензомоста соединен с входом ключа, выход интегратора соединен с входом нуль-органа, а выходы блока управления соединены с входом источника переменного напряжения и управляющими входами двух перекидных ключей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. «Проектирование и применение операционных усилителей» под ред. ГРЭЛа, с. 233—

239, 1974.

2. Авторское свидетельство № 292058, кл.

G 01В 7/16, 1969.

572643

Составитель О. Строганов

Техред М. Семенов Корректор А. Степанова

Редактор H. Аристова

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1941/8 Изд. № 729 Тираж 907

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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