Устройство для измерения амплитуды импульсных усилий

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ й.960554

Союз Советских

Социалистических

Республик (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02. 02. 81 (21) 3241603/18-10 (51)М. Кл.

G 01 L 1/00 с присоединением заявки РЙ

3Ьаударстееииый квинтет

СССР аа делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23.09.82. Бюллетень _#_a 35 (53) УДК 531.781

-. (088. 8) Дата опубликования описания 25.09.82 (72) Авторы изобретения

Г.U. Нисман, Ю.П. Дорошев и В,В. Храмцов

Проектно-конструкторский и технологический институт кузнечно-прессового роботостроения

/ (7l) Заявитель

Изобретение относится к приборостроению, а именно к электроизмерительной технике, и может найти применение при измерении механических усилий и нагрузок, действующих на различные конструкции.и устройства, .5

Из вест но устройство дпя и змерения амплитуды усилий, содержащее питающий генератор, датчик деформации, усилитель, запоминающее устройство 1 1, Недостатком этого устройства является относительно низкая точность, обусловленная возможным температурным разбалансом преобразователя, остаточными явлениями в упругом элементе, дрейфом усилителей и запоминающего устройства и др. Также к недостатку относится необходимость получения внешнего управляющего сигнала .для сброса показаний при периодических из.2о мерениях усилий.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для измерения амплитуды импульсных усилий, содержащее последовательно соедйненные питающий генератор, преобразователь деформаций, усилитель, пиковый детектор и регистрирующее устройство, причем пиковый детектор выполнен на компараторе и двух ключах, первый из которых подключен через конденсатор, зашунтированный вторым ключом, к "общей шине, при. этом первый вход компаратора детектора подключен к сигнальному входу, второй вход компаратора детектора подключен к выходу согласующего каскада, выход компара.тора детектора соединен с управляющим входом первого ключа f2).

Недостаток этого устройства - необходимость внешнего управляющего сигнала для установки в исходное состояние и для запуска устройства, что нарушает его автономность.

Цель изобретения " обеспечение автономности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены вычитатель, 960554

3. дополнительный компаратор, три элемента задержки, источник опорного напряжения и два запоминающих блока, первые входы которых подключены к выходу пикового детектора, а выходычерез вычитатель к регистратору, причем первый вход дополнительного компаратора подключен к выходу пикового детектора, второй вход -. к источнику опорного напряжения, а выход - к од- lo ному из входов элемента совпадения, другой вход которого подключен к выходу компаратора детектора, выход элемента совпадения через первый, второй и третий элементы задержки соединен t5 с управляющим входом второго запоминающего блока, при этом выход первого элемента задержки соединен с управляющим входом первого запоминающего блока, а выход второго элемента задерж- zp ки подключен к управляющему входу второго ключа.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные питающий генератор 1, преобразователь 2 деформаций, усилитель 3 и пиковый детектор 4. -Пиковый детектор 4 состоит иэ первого ключа 5, подключенного через конденсатор 6, эашунтированный вторым ключом 7, к общей шине. Первый компаратор 8, первым входом непосредственно, вторым входом через согласующий каскад 9 и выходом непосредственно под35 ключен соответственно к сигнальному входу, к выходу и к управляющему входу первого ключа 5, К выходу пикового детектора 4 сигнальными входами под40 ключены два запоминающих устройства 10 и 11, выходами соединенные че- . рез вычитатель 12 к регистрирующему устройству 13. Второй компаратор 14 подключен первым входом к выходу пикового детектора 4, и вторым входом

45 к источнику 1.5 опорного напряжения.

Выходы .компараторов 8 и 14 через элемент 16 совпадений подключены к . последовательно соединенным первому, второму и третьему элементам 17-.19 задержки. Выход элемента 17 задерж-. ки подключен к управляющему входу запоминающего устройства 10. Выход элемента 18 задержки подключен к управляющему входу второго ключа 7.

Выход элемента 19 задержки подключен к управляющему входу запоминающего устройства 11.

Устройство работает следующим образом.

Импульс усилия, воздействуя на упругий элемент, например корпус преобразователя 2, станину пресса и другие, приводит его к деформации. Возникающие деформации воспринимаются преобразователем 2 и модулируют в нем переменное напряжение с питающего генератора 1. Далее амплитудно-модулированный сигнал формируется по величине усилителем 3 и поступает на вход пикового детектора 4 и на первый вход компаратора 8.

Первая положительная полуволна амплитудно-модулированного сигнала амплитудой не менее нескольких милливольт приведет к срабатыванию компаратора 8, так как в начальный момент напряжение на конденсаторе 6, а значит и на втором входе компаратора 8, равно нулю, Ключ 5 открывается и конденсатор 6 заряжается до максимума первой положительной полуволны. После прохождения максимума первой положительной полуволны компаратор 8 возвращается в исходное состояние, закрывая ключ 5, так как текущее значение сигнала на первом входе компаратора 8 уменьшается относительно запомненного значения максимума первой положительной полуволны на конденсаторе 6. В дальнейшем компаратор 8 и соответственно ключ 5 изменяют свои состояния только лишь в случае превышения текущего значения сигнала очередной положительной полуволны запомненного значения напряжения конденсатором 6. Таким образом, на конденсаторе 6 запоминается максимальная амплитуда амплитудно-модулированного сигнала разбаланса преобразователя 2 при воздействии импульса усилия.

На первый вход компаратора 14, предназначенного для повышения помехоустоичивости устроиства подключен опорный источник 15 с выходным уровнем несколько большим, чем усиленный усилителем 3 сигнал помехи, возникающий при разбалансе преобразователя при воздействии температуры или вибрации. На второй вход компаратора 14 подключен выход пикового детектора 4, т.е. в случае превышения напряжения на компараторе 6 заданного выходного уровня опорного источника 15 компаратор разрешает запуск элемента 17 задержки через элемент 16 совпадений от компаратора 8.

96055

Выходной сигнал компаратора 8 представляет собой пачку импульсов с частотой следования, равной частоте питающего генератора 1, и длительностью пачки, равной длительности изме- 5 нения амплитуды сигнала от минимального до максимального значений.

Запуском элемента 17 задержки от компаратора 14 осуществляется внутренняя синхронизация работы устройст- iO ва. Выходным сигналом элемента 17 задержки разрешается запись в запоминающее устройство 10 максимальной амплитуды амплитудно-модулированного сиг" нала при разбалансе преобразователя под воздействием импульса усилия. Длительность выходного импульса элемента 17 задержки выбирается достаточной для записи максимально возможного сигнала с пикового детектора 4 в запоми- 20 нающее устройство 10.

Задним фронтом выходного импульса элемента 17 задержки запускается элемент 18 задержки. Выходной импульс элемента задержки 18 - это задержанными на время переходных процессов, обусловленных воздействием на упругий элемент .импульса усилия, импульс с длительностью, достаточной для разряда конденсатора 6 ключом 7. Следо- 30 вательно, после записи в запоминающее устройство 10 амплитуды импульса усилия и по истечении переходного процесса и процесса разряда конденсатора 6 в пиковый детектор 4 записывается амплитуда наибольшей положительной полуволны при разбалансе преобразователя деформации либо остаточными явлениями в упругом элементе, либо под воздействием температуры, в вибрации и т.д.

Задним фронтом выходного импульса элемента 18 задержки запускается элемент 19 задержки с длительностью выходного импульса, достаточной для за- 4 писи амплитуды наибольшей положительной полуволны при разбалансе преобразователя 2 деформации остаточными явлениями в упругом элементе и т.д. в пиковый детектор 4 и в запоминающее © устройство 11.

На первый вход вычитателя 12 поступает уровень напряжения, соответствующий суммарному сигналу разбаланса преобразователя 2 при воздействии иМпульса усилия и нежелательных явлений — остаточных явлений в упругом элементе, температуры, вибрации и т.д., а на второй вход сигнал разбаланса преобразователя только при воздействии нежелательных явлений. Причем сигналы по входам вычитателя 12 поступаЮт неодновременно с задержкой на величину времени переходного процесса системы преобразователь - упругий элемент. Следовательно, регистрирующее устройство 13 фиксирует только амплитуду импульса усилия. Неодновременность поступления сигнала на входы вычитателя 12 практически не от" ражается регистрирующим устройством 13 ввиду малой длительности переходного процесса, не превышающей 0,1 с, и относительно большой постоянной времени стрелочных индикаторов (в случае применения цифрового отсчетного устройства его постоянная времени искусственно увеличивается).

Перезапись амплитуд последующих импульсов усилия в запоминающее устройство осуществляется автоматически, без предварительного сброса, по сигналам управления с элементов задержки, благодаря малому выходному сопро. тивлению пикового детектора 4..

Таким образом, применение предла" гаемого устройства для контроля усилия, разиваемого оборудованием, выгодно отличает его от известных устройств автономностью, что сокращает время нв его установку и расширяет область его применения.

Формула изобретения

Устройство для измерения амплитуды импульсных усилий, содержащее последовательно соединенные генератор, преобразователь деформации чувствительного элемента, усилитель, пиковый детектор, выполненный на компараторе и двух ключах, первый из которых подключен через конденсатор, зашунтированный вторым ключом, к общей шине, при этом первый вход компаратора детектора подключен к сигнальному входу, второй вход компаратора детектора подключен к выходу согласующего каскада, выход компаратора детектора соединен с управляющим входом первого ключа, регистратор и элемент совпадения, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения автономности, в него введены вычитатель, дополнительный компаратор, три элемента задержки, источник опорного напряжения и два запоминающих блока, первые входы кото960554

7. рых подключены к выходу пикового де" тектора, а выходы - через вычитатель к регистратору, причем первый вход дополнительного компаратора подключен к выходу пикового детектора, вто- 3 рой вход - к источнику опорного напряжения, а выход - к одному из вхо" дов элемента совоадения, другой вход которого подключен к выходу компаратора детектора,,выход элемента совпа- 16 дения через первый, второй и третий элементы задержки соединен с управляющим входом второго запоминающего, т блока, при этом выход первого элемента задержки соединен с управляющим входом первого запоминающего блока, а выход второго элемента задержки подключен к управляющему входу второго ключа.

Источники информации, принятые so внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство- СССР

11 419745, кл. G 01 L 1/06, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

М 723402, кл. G 01 L 1/00, 1978 (прототип).

Составитель Н. Вовчук

Редактор А. Козориз Техред И. Надь. Корректор В. Бутяга

Заказ 7239/4Г Тираж 887 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130)5 Москва Ж-Я Раушская наб. д. 4/$

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,