Тензометрическое устройство с автоматической установкой нуля

ОПИСАНИЕ

ИЗЬВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11)916970

Ссиоз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.04.80 (21) 2905194/25-28 с присоединением зая㠹— (23) Приоритет— (51) М. Кл.з б 01 В 7/16

Гееударствеииый камитет

СССР

Опубликовано 30.03.82. Бюллетень № 12

Дата опубликования описания 05.04.82 (53) УДК 531.781..2 (088.8 ) те делам изобретений и лткрмтий (72) Авторы изобретения

Н. А. Милованов и Е. Н. Мартыно (71) Заявитель (54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО С АВТОМАТИЧЕСКОЙ

УСТАНОВКОЙ НУЛЯ

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к тензометрическим устройствам и может быть использовано для тензометрирования с автоматической установкой нуля.

Известно тензометрическое устройство с автоматической установкой нуля, содержащее тензомост, усилитель и цепь обратной связи, подключенную между выходом усилителя и тензомостом и выполненную в виде последовательно включенных компенси- to рующего конденсаторного устройства, высок.омного катодного повторителя и резис|ивного делителя, а также времязадающий генератор, выход которого соединен со входом конден =аторного устройства (1) .

Наиболее близким к предлагаемому является тензо метрическое устройство с автоматической установкой нуля, содержащее тензомост, усилитель с двумя входами, один из которых подключен к выходу тензомоста, цепь обратной связи, включенную между выходом усилителя и другим его входом, выполненную в виде последовательно включенных компенсирующего усилителя, ключевого аналогового конденсаторного блока памяти, подключенного на его выходе, МОП-транзистора, шунтирующего непосредственно плечо тензомоста, и времязадающего генератора, управляющего блоком памяти (2).

Недостатком этих устройств является недостаточная точность измерения и низкое быстродействие вследствие наличия тока саморазряда конденсатора в блоках, подключенных к выходу времязадающего генератора.

Цель изобретения — повышение быстродействия и точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что цепь обратной связи выполнена в виде интегратора, один вход которого подключен к выходу усилителя, а другой — к точке нулевого потенциала электрической схемы устройства, преобразователя аналог-код-аналог, подключенного одним .входом к выходу интегратора, а другим — к выходу времязадающего генератора, и резистора, включенного между выходом преобразователя и другим входом усилителя.

При этом преобразователь аналог-коданалог выполнен в виде подключенного ол916970

4 ним входом к выходу интегратора компаратора, логического элемента НЕ, вход которого подключен к выходу компаратора, двух логических элементов И, один вход одного из которых подключен к выходу компаратора, а один вход другого — к выходу элемента НЕ, реверсивного счетчика, входы которого подключены к выходам элементов И, резистивной матрицы, вход которой соединен с выходом реверсивного счетчика; усилителя-сумматора, один вход которого подключен к выходу 3 матрицы, а выход— к другому входу компаратора, генератора тока сдвига, выход которого подключен к другому входу усилителя-сумматора, электронного ключа, выход которого подключен к другим входам элементов И, а один вход— к выходу времязадающего генератора, дифференцирующей цепи, выход которой подключен к другому входу электронного ключа, и генератора тактовых импульсов, подключенного к входу дифференцирую щей цепи.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого тензометрического устройства.

Устройство содержит тензомост 1, усилитель 2 с двумя входами, один из которых подключен к выходу тензомоста I,öåïü 3 обратной связи, включенную между выходом усилителя 2 и другим его входом, и времязадающий генератор 4.

Цепь 3 обратной связи выполнена в виде интегратора 5, один вход которого подключен к выходу усилителя 2, а другой— к точке нулевого потенциала электрической схемы устройства (не показана), преобразователя 6 аналог-код-аналог, подключенного одним входом к выходу интегратора 5, а другим — к выходу времязадающего генератора 4, и резистора 7, включенного. между выходом преобразователя 6 и другим вхо«дом усилителя 2.

Преобразователь 6 выполнен в виде подключенного одним входом к выходу интегратора 5 компаратора 8, логического элемента НЕ 9, вход которого подключен к,выходу компаратора 8, логических элементов 10 и 11 И, из которых один вход логического элемента И 10 подключен к выходу компаратора 8, а один вход логического элемента И 11 — к выходу логического элемента НЕ 9, реверсивного счетчика 12, входы которого подключены к выходам логических элементов И 10 и 11, резистивной. матрицы 13, вход которой соединен с выходом реверсивного счетчика 12, усилителя-сумматора 14, один вход которого подключен к выходу матрицы 13, а выход — к другому входу-компаратора 8, генератора 15 тока сдвига, выход которого подключен к другому входу усилителя-сумматора 14, электронного ключа 16, выход которого подключен к другим входам логических элементов И IO и 11, а один вход — к выходу врем язадающего генератора 4, дифференцирующей цепи 17, выход которой подключен к другому входу электронного ключа 16, и генератора 18 тактовых импульсов, подключенного к входу дифференцирующей цепи 17.

Устройство работает в две стадии: первая — автоматическая установка нуля тензомоста, вторая — измерение.

В первой стадии выходной сигнал разбаланса тензомоста 1, поступая на один из щ входов усилителя 2, усиливается и поступает на один из входов интегратора 5.

Сигнал нуля, подаваемый на другой вход интегратора 5, сравнивается с выходным сигналом усилителя 2. В случае если выходной сигнал усилителя 2 будет не равен нулю, на выходе интегратора 5 появляется нарастающее напряжение, которое, повторяясь преобразователем 6 аналог-код-аналог, через резистор 7 поступает в качестве сигнала обратной связи на другой вход усилителя 2, компенсируя сигнал разбаланса тензомоста !.

На выходе интегратора 5 напряжение будет расти до тех пор, пока выходной сигнал с усилителя 2 не станет равным нулю.

В первой стадии работы сигнал с выхода времязадающего генератора 4 отсутствует.

Во второй стадии при подаче сигнала с выхода времязадающего генератора 4, преобразователь 6 аналог-код-аналог переходит в режим аналого-цифрового оперативз4 ного запоминающего устройства. Напряжение на его выходе остается неизменным в течение всего времени измерения, компенсируя начальный разбаланс тензомоста, а цепь обратной связи обрывается.

Преобразователь 6 аналог-код-аналог представляет собой замкнутую релейную следящую систему, где в качестве двухпозиционного релейного элемента сравнения использован компаратор 8, на один вход которого подается напряжение задания, а на ф другой — отслеживающее напряжение.

В первой стадии работы тензометрического устройства сигнал с выхода времязадающего генератора 4 отсутствует, и элек тронный ключ 16 открыт

Продифференцированные дифференцирующей цепью 17 выходные импульсы генератора 18 тактовых импульсов, пройдя открытый электронный ключ 16, поступают через один из логических элементов И 10 или 11 соответственно на суммирующий или р вычитающий вход реверсивного счетчика 12.

Компаратор 8, в зависимости от знака разности его входных сигналов, управляет работой логического элемента И 10 и через логический элемент НЕ 9 — работой логического элемента И 11

Резистивная матрица 13, преобразует параллельный двоичный код с выхода реверсивного счетчика 12 в пропорциональный ему аналоговый сигнал. Этот сигнал поступает

916970 на один вход усилителя-сумматора 14,- на другой вход которого для симметрирования его выходного . напряжения относительно нуля поступает сигнал с выхода генератора

18 тока сдвига. Напряжение с выхода усилителя-сумматора 14 при работе реверсивного счетчика 12 прибавляется или убавляется единичными «ступеньками» с частотой генератора 18 тактовых импульсов и, в качестве сигнала отрицательной обратной связи, поступает на другой вход компаратора 8.

Компаратор 8 работает в режиме автоколебаний, Размах автоколебаний напряжения с выхода усилителя-сумматора 14 не превышает «ступеньку», которая при десяти разрядах в реверсивном счетчике 12 составляет +-0,2 /р от напряжения питания усилителя-сумматора 14. В момент прихода сигнала с выхода времязадающего генера-. тора 4 закрывается электронный ключ 16; на входы реверсивного счетчика 12 импульсы больше не поступают, и он запоминает то двоичное число, которое в нем накопляется к моменту прекращения счета. При этом напряжение на выходе усилителя-сумматора 14 фиксируется в течение всего времени действия сигнала с времязадающего генератора 4.

Дифференцирующая цепь 17 введена с целью предотвращения срабатывания реверсивного счетчика 12 от импульса с выхода компаратора 8, который несет информацию только о направлении счета. При этом ширина импульса с дифференцирующей це- пи 17 не превышает суммарного времени реакции компаратора 8, логических элементов 9.— 10, реверсивного счетчика 12 и усилителя-сумматора 14.

Введение интегратора 5 в цепь обратной связи тензометрического устройства позволяет резко повысить точность установки нуля, так как условием установившегося режима работы устройства при наличии интегратора 5 является отсутствие разницы во входных сигналах интегратора 5, один из которых является сигналом задания нуля.

Высокое быстродействие предлагаемого тензометрического устройства обусловлено тем, что работа интегратора 5 практически при любом рассогласовании между его вход-. ными сигналами происходит в линейном режиме без насыщения его по входу. Благодаря этому, устройство представляет собою замкнутую линейную систему автоматичес- . кого регулирования, и динамика его переходных процессов может быть заранее пре; допределена введением соответствующей, коррекции.

Преобразователь 6 аналог-код-аналогобладает высоким быстродействием, которое определяется частотой генератора 18 та ктовых импульсов, и а п прокси м и руется звеном чистого запаздывания со временем запаздывания т «ф—

1ген где 1㠄— частота генератора тактовых им«пульсов.

Формула изобретения

1. Тензометрическое устройство с автоматической установкой нуля, содержащее

10 тензомост, усилитель с двумя входами, один из которых подключен к выходу тензомоста, цепь обратной связи, включенную между выходом усилителя и другим его входом, и времязадающий генератор, отличающееся тем, что, с целью повышения быстроTS действия и точности, цепь обратной связи выполнена в виде интегратора, один вход которого подключен к выходу усилителя, а другой — к точке нулевого потенциала электрической схемы устройства, преобра20 зователя аналог-код-аналог, подключенного одним входом к выходу интегратора, а другим — к выходу времязадающего генератора, и резистора, включенного между выходом преобразователя и другим входом усилителя.

2. Тензометрическое устройство по п. 1, отличающееся тем, что, преобразователь аналог-код-аналог выполнен в виде подключенного одним входом к выходу интегратора компаратора, логического элемента НЕ, вход которого подключен к выходу компаратора, двух логических элементов И, один вход одного из которых подключен к выходу компаратора, а один вход другого— к выходу элемента НЕ, реверсивного счетчика, входы которого подключены к выхозз дам элементов И, резистивной матрицы, вход которой соединен с выходом реверсивного счетчика, усилителя-сумматора, один вход которого подключен к выходу матрицы, а выход — к другому входу компаратора, генератора тока сдвига, выход которого подключен к другому входу усилителясумматора, электронного ключа, выход которого подключен к другим входам элементов И, а один вход — к выходу времязадающего генератора, дифференцирующей цепи, выход которой подключен к другому входу электронного ключа, и генератора тактовых импульсов, подключенного к входу дифференцирующей цепи.

Источники информации, 50 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 369376, кл. G 01 В 7/16, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР № 445826, кл. G OI В.7/16, 1974 (прототип).

916970

Составитель О. Мельников

Редактор Ю. Середа Техред А. Бойкас Корректор Е. Рошко

Заказ 1867 58 Тира к.614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб:, д; 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4