Устройство для измерения сигналов параметрических преобразователей

 

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройствам для измерения силы с помощью тензорезисторных динамометров. Цель изобретения - повышение точности измерения сопротивлений тензорезисторов полумостового силоизмерительного датчика и расширение функциональных возможностей. Сопротивления нагружаемых от силозадающей машины 56 тензорезисторов 18,19 полумоста измеряются путем подбора проводимостей в соответствующих магазинах проводимостей 37,38,39, включенных параллельно соответственно опорному резистору 2 и добавочным резисторам 20,21 имитатора датчика 43. Магазины проводимостей управляются с помощью кодов блока автоматики 33 через блоки регистров 34,35,36. Подбираемые в процессе измерения коды проводимостей через блок вентилей 40 поступают в запоминающее устройство 41. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТОНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИ Н (19) (Ш (5() 4 G 01 В 7/18, G 01 L 1/22

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4166ЭЗЗ/?4-10 (22) 23.12.86 (46) 07.04.89. Бюл, - 13 (72} Е,Г.Зубов, 1П.С,Ильин, А.И.Лебедева и И.А.Кодина (53) 531.781 (088.8,I (56) Авторское свидетельство СССР

У 746300, кл. G 01 R 17/10, 1980.

Авторское свидетельство СССР

У 381875, кл, G 01 В 7/18, 1973. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИГНАЛОВ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ПРЕОВРАЗОВАТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к области измерительной техники, B частности к устройствам для измерения силы с помощью тензорезисторных динамометров ° Цель изобретения — повышение точности измерения сопротивлений тензорезисторов полумостового силоизмерительного датчика и расширение

1471064 функциональных возможностей. Сопротивления нагружаемых от силозадающей машины 56 тензорезисторов 18 ° 19 полумоста измеряются путем подбора проводимостей в соответствующих магазинах проводимостей 37,38,39, включенных параллельно соответственно опорному резистору 2 и добавочным

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения силы с помощью тензорезисторных динамометров.

Цель изобретения — повышение точности измерений сопротивления тензорезисторов полумостового силоиэмерительного датчика и расширение функциональных возможностей, 10

На чертеже представлена функциональная схема устройства для измерения сигналов параметрических преобразователей — сопротивлений тензорезисторов — при градуировке тензо- 15 резисторного полумостового силоизмерительного датчика.

Устройство содержит источник 1 питания датчика, в цепь которого последоватепьно включены опорный реэис- 2р тор 2, узел 3 компенсации неинформативной составляющей сигнала датчика, содержащий резистор 4 и трансформатор 5, первичная обмотка которого включена параллельно резистору 25

4, причем источник 1 питания через линии связи 1, и контакты 6 и 7, 8 и 9, 10 и 11, 12 и 13 коммутатора, содержащего комиутирующие уэлы 1417 управления, соединены с тензоре- 3р эисторами 18 и 19 датчика с добавочными резисторами 20 и 21. Сиг:калы с опорного резистора 2 и подключенного резистора или тензорезистора через линии связи 11, контакты 22 и 23 или 24 и 25, или 26 и 27, или 28 и

29 и через вторичные обмотки .трансформатора 5 блока 3 компенсации подают на первичные обмотки трансформаторов 30 и 31, вторичные обмотки которых соединены последовательно- встречно и соединены с входом нульоргана 32 ° Выход нуль-оргийна 32 соерезисторам 20,21 имитатора датчика

43. Магазины проводимостей управляются с помощью кодов блока автоматики 33 через блоки регистров 34, 35, 36. Подбираемые в процессе измерения коды проводимостей через блок вентилей 40 поступают в запоминающее уст- ройство 41, 1 ил. динен с блоком 33 автоматики, выход которого соединен с информационными входами блоков регистров 34 — 36, а выходы этих регистров соединены соответственно с управляющими входами магазинов 37 — 39 проводимостей, включенных параллельно опорному резистору 2 и добавочным резисторам

20 и 21 °

Выходы регистров 35 и 36 подключены к инйормационным входам блока

40 вентилей, выход которого соединен с входом запоминающего устройства

41„ Управляющие входы регистров 34—

36, блока 40 вентилей и коммутирующих узлов 14 — 17 соединены с соответствующими выходами блока 42 синхронизации.

Блоки регистров 35 и 36, магазины 38 и 39 проводимостей и добавочные резисторы 20 и 21 со связями между ними используют в качестве имитатора 43 датчика для получения градуировочной характеристики датчика в комплекте с территориально удаленными стационарными линиями связи и измерительным устройством путем вос-произведения сопротивлений плеч ими-, татора, равных сопротивлениям тензорезисторов датчика в функции величины воздействующих на датчик усилий.

Узел 42 синхронизации содержит последовательно включенные генератор

44 тактовых импульсов, схему И 45, пусковой триггер 46, делитель 47 частоты, счетчик 48 и дешифратор 49,выходы которого выдают синхроимпульсы для управления работой узлов устройства, Генератор 44 подключен также к блоку 33 автоматики и источнику

1 питания через схему И 45. Первая, третья, пятая н седьмая шины дешиф1471064 ратора 49 подключены соответственно к триггерам 50 — 53, выходы которых соединены соответственно с узлами 14-17 управления коммутатора, при этом первые входы триггеров 50-53 соединены соответственно с первой, пятой, третьей и седьмой шинами дешифратора, а вторые входы триггеров 50—

53 соединены соответственно с 1О третьей, седьмой, пятой и девятой шинами дешифратора, Вторая и шестая шины дешифратора соединены соответственно через схему ИЛИ 54 с управляющим входом регистра 34, а четвертая и восьмая шины дешифратора соединены соответственно с управляющими входами регистров 35 и 36. Вторая, четвертая, шестая и восьмая шины дешифратора через схему ИЛИ 55 соеди- 20 иены с управляющим входом блока 33 автоматики.

Воздействия силы при градуировке измерительного полумоста осуществляются с помощью испытательной маши-,25 ны 56.

Пунктиром изображен имитатор 43 датчика, перенесенный на испытательный стенд для получения градуировочной характеристики датчика, совмест- 30 но со стационарными линиями связи

1 и измерительным устройством 57.

Плечи имитатора, т.е. сопротивления

20 и 21 с параллельно включенными магазинами 38 и 39 проводимостей, подключают через линии связи 1 к измерительному устройству 57, а управляющие и информационные входы регистров 35 и 36 соединяют с выходом 3BN

58, которая осуществляет управление 4р работой магазинов 38 и 39 в соответствии с занесенными в запоминающее устройство 41 кодами в процессе градуировки датчика. Данная совокуп,ность используется для градуировки 45 стационарных линий связи и измерительных устройств в отсутствии испытательной машины 56, воздействующей на датчик, на испытательном стенда, размещены линии c>ll» 1 и из 50 мерительное устройство 57 °

Устройство работает следующим образом.

Опорный резистор 2 сопротивлением R = R в цепь питания которого о через контакты коммутатора поочередно подключаются тензорезисторы R, выдает сигнал, снимаемый первичными обмотками трансформаторов 30 и 31, вторичные обмотки которых соединены последовательно-встречно, что позволяет выделить сигнал, пропорциональный 5R = R = R . При коэффициенте о трансформации, равном единице, на выходе вторичных обмоток будет сигнал

AU= iR-- iR = ihR — р о ф где hU — информативная составляющая сигнала тенэорезистора; ток в цепи питания.

Информативная составляющая сигнала тензорезистора измеряется с по-. мощью аналого-цифрового преобразования,которое осуществляют нуль-орган

32 и блок 33 автоматики. Узел 3 ком- пенсации неинформативной составляющей сигнала датчика iR,ïîçâîëÿåò измерять информативную составляющую

iQR о с относительной погрешностью

1,5 — 2 Х (от 6Б „) при разбросе длины линий связи от нескольких до

200 м.

Коэффициент деления делителя 47 выбирают так, чтобы временной интервал между выходными импульсами был не меньше времени срабатывания контактов коммутатора и времени преобразования сигнала ЫВ в цифровой эквивалент.

После установки элементов устройства в исходное состояние (цепи подготовки не изображены) с помощью кнопки "Пуск" подают сигнал разрешения с триггера 46 на поступление тактовых импульсов с задающего генератора 44 через схему И 45 на источник

1 питания, блок 33 автоматики и через делитель 47 частоты на счетчик

48 и дешифратор 49. Серия импульсов, получаемая на выходных шинах дешифратора 49, используется как синхроимпульсы устройства.

Первый импульс этой последовательности поступает на триггер 50, взводит его, и сигнал с его выхода, поданный на узел 14 управления коммутатором, с помощью контактов 6, 7, 22 и 23 подключает тензорезистор 18 . к источнику 1 питания и трансформатору 30. При этом информативная составляющая сигнала датчика ihR с вторичных обмоток трансформаторов 30 и

31 поступает на нуль-орган 32. Через промежуток времени между 1-м и 2-м

5 147 импульсами с выхода делителя 47 частоты, который необходим для срабатывания контактов коммутатора, импульс второй шины дешифратора через схему

ИЛИ 54 разрешает считывание информации с выхода блока 33 автоматики в регистр 34, управляющий магазином

37 проводимостей,и через схему ИЛИ

55 .подготавливает и запускает блок

33 автоматики.

В устройстве использован метод поразрядного уравновешивания, при котором с частотой тактовых импульсов производится последовательное подключение сопротивлений магазина

37 проводимостей параллельно резистору 2. В зависимости от соотношения амплитуды сигналов, поступающих на трансформаторы 30 и 31 с тензорезистора 18 и резистора 2, запунтированного соответствующей. проводимостью магазина 37, на каждом такте измерения нуль-орган 32 выдает сигнал управления на блок 33 автоматики, а через него на регистр 34, который или оставляет соответствующее сопро-. тивление магазина 37 проводимостей подключенным параллельно резистору

2, или отключает его от резистора 2, тем самым уравновешивая сопротивления тензореэистора 18 и резистора ?, Так как соединение тенэорезистора 18 осуществляется по линиям связи 1<, вносящим искажения в результат измерений, то сопротивление резистора 2, зашунтированное соответствующим набором проводимостей магазина 37,ста-. новится равным .суммарному сопротивлению тензорезистора 18 и линий связи l, (эквивалентное сопротивление тензорезистора 18).

Третий синхроимпульс, поступивший на дешифратор 49, снимает разрешение на считывание информации с блока 33 автоматики в регистр 34 и BbI дает сигнал на третью шину дешифра- . тора 49, перебрасывающий триггер 50 в исходное состояние, т.е. отключающий тензорезистор 18 от источника 1 питания и от трансформатора 30. Кроме того, он взводит триггер. 52, с выхода которого сигнал управления поступает на узел 16, и с помощью контактов 10,11,26 и 27 подключает резистор 20 к источнику 1 питания и трансформатору 30 через те же линии связи l которыми был подключен к

У этим блокам тенэорезистор 18.

1064

Четвертый синхроимпульс, снимаемый с четвертой пины депифратора 49, через схему ИЛИ 55 подготавливает

5 и пускает блок 33 автоматики и разрешает считывание информации в регистр 35, который управляет подключением сопротивлений магазина 38 проводимостей параллельно резисто1ð ру 20. Аналогично происходит уравновепивание сопротивления резистора 2, зашунтированного соответствующим на1 бором проводимостей магазина .37 и равного эквивалентному сопротивлению тензорезистора 18, с сопротивлением резистора 20 путем порязрядного шунтирования резистора 20 сопротивлениями магазина 38 проводимостей. По окончании уравновешивания эквивалентное сопротивление резистора 20 равно эквивалентному сопротивлению тензорезистора 18.

Пятый синхроимпульс выключает регистр 35 и выдает сигнал на следую25 щую, пятую, нину, который переводит триггер 52 .в исходное состояние, отключая резистор 20 и магазин 38 от источника 1 питания и трансформатора 30. Кроме того, он взводит тригЗр гер 51, который через узел 15 управления с помощью контактов 8, 9, 24 и 25 подключает тензореэистор 1g через линии связи 1, к источнику 1 питания и трансформатору 30, 0!естой синхроимпульс, снимаемый с шестой шины дешифратора 49, через схему ИЛИ 54 разрешает считывание информации с блока 33 информации в регистр 34, управляющий магазином

40 37. Кроме того, он через схему ИЛИ

55 подготавливает и пускает блок 33 автоматики. Далее производится уравновешивание сопротивлений описанным выше способом, По окончании уравно45 вешивания сопротивление резистора 2 равно эквивалентному сопротивлению тензорезистора 19.

Седьмой синхроимпульс выключает регистр 34 и перебрасывает триггер

5р 51 в исходное состояние, а также взводит триггер 53, который с помощью узла 17 управления контактами 12, 13, 28 и 29 подключает резистор 21 и параллельно подключенный к нему мага55 зин 39 проводимостей к источнику 1 питания и к первичной обмотке трансформатора 30 через линии связи 1 .

Восьмой синхроимпульс через схему

ИЛИ 55 подготавливает и включает

1471064

Формула изобретения

Устройство для измерения сигналов параметрических преобразователей, Составитель А.Кокарев .Техред А.Кравчук Корр ек тор А, Обруч ар

Pедактор В.Петраш

Заказ 1580/44 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-3), Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 блок 33 автоматики и разрешает считывание информации в регистр 36,управляющий магазином 39 проводимостей. Производится уравновешивание сопротивлений, в конце которого сопротивление резистора 21, зашунтированного соответствующим набором проводимостей магазина 39,. равно эквивалентному сопротивлению тенэорезистора 19.

Девятый синхроимпульс переводит триггер 53 в исходное состояние,отключая резистор 21 и магазин 39 проводимостей от источника 1 питания, .а также разрешает перезапись кодов подобранных проводимостей из регистров 35 и 36 через блок вентилей в запоминающее устройство 41.

Блок 43 используют затем в качестве имитатора датчика для воспроизведения сопротивлений тензорезисторов 18 и 19 при градуировке датчика с территориально удаленными ста- ционарными линиями связи и измерительным устройством. Для этого имитатор.переносят на испытательный стенд, где цепи питания и измерительные цепи резисторов 20 и 21 с подключенными к ним магазинами 35 и 36 проводимостей подключают через стационарные линии связи 1 к измерительному .устройству 57, а управление на соответствующие проводимости магазинов 38 и 39 с регистров 35 и

36 подают с выхода ЭВМ 58, куда считываются результаты измерений сопротивлений тенэорезисторов 18 и 19 с запоминающего устройства 41, запи.санные в цифровом виде в ходе воздействия на датчик усилиями, задаваемыми от испытательной машийы 56. содержащее коммутатор, источник питания преобразователя, два трансформатора с последовательно-встречно включенными вторичными обмотками, соединенными с входом нуль-органа, последовательно соединенные с источником питания преобразователя узел компенсации неинформативной составляющей сигнала преобразователя и опорный резистор, соединенный с первичной обмоткой первого трансформатора, блок автоматики, вход которого соединен с выходом нуль-органа, и узел синхро15 низации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения функциональных возможностей, устройство дополнительно снабжено запоминающим устройством, .двумя резисторами,соединенными в полумост, тремя регистрами управления, тремя управляющими магазинами проводимостей и блоком вентилей, при этом каждый дополни25 тельный резистор через контакты коммутатора соединен с цепью питания преобразователя с первичной обмоткой второго трансформатора, каждый магазин проводимостей соединен соответ3р ственно параллельно опорному и двум дополнительным резисторам, информационные входы регистров соединены между собой и с выходом блока автоматики, управляющие входы регистров соединены с выходами блока синхронизации, а выходы регистров соединены с управляющими входами магазинов проводимостей, выходы второго и третьего регистров управления соеди4р иены с информационными входами блока вентилей, управляющий вход и выходы которого соединены соответственно с выходом блока синхронизации и входами запоминающего устройства, которое в свою очередь имеет клеммы подключения потребителя.