RU1827533C - Устройство дл дискретного регулировани чувствительности тензопреобразовател - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к тензометрии и может быть использовано дл  дискретного регулировани  тензопреобразовател  Цель изобретени  - повышение точности и расширение диапазона регулировани  при минимально возможном количестве регулирующих резисторов за счет оптимизации ко- личества последних в схеме с операционным усилителем На входе последнего и в цепи обратной св зи включены магазины сопротивлений, количество которых выбираетс  согласно вы вленному соотношению диапазона и шага регулировани  2 ил

Description

сл

С

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в устройствах дл  измерени  деформации твердых тел, усилий крут щих моментов, перемещений и других параметров тензо- метрическим способом

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и расширение диапазона регулировани  при минимально возможном количестве регулирующих резисторов.

На фиг 1 изображено устройство дл  дискретного регулировани  чувствительности тензопреобразовател  на фиг 2 изображен вариант подключени  устройства к тензопреобразователю

Устройство дл  дискретного регулировани  чувствительности тензопреобразовател  содержит входную шину 1, соединенную через дискретно-управл емый делитель напр жени  2 с одним из входов операционного усилител  3 Второй

вход операционного усилител  3 через дискретно-управл емый делитель напр жени  А соединен с выходом операционного усилител  3 и выходной шиной устройства 5

Дискретно-управл емый делитель 2 состоит из первого резистора 6 (R1), дополнительного резистора 7 (Rg), коммутируемого контактами 8, и набора дискретно-управл емых (коммутируемых) резисторов 9 (R2 R3 R4, , Rn), коммутируемых ключами 10

Дискретно-управл емый делитель 4 в цепи обратной св зи операционного усилител  3 собран на основе резисторов 11 коммутируемых ключами 12

Устройство дл  дискретного регулировани  чувствительности тензопреобразовател  (фиг. 1) представлено на фиг 2 в виде устройства регулировани  13 которое сое динено по входу 1 с тензопреобразователем 14 через согласующий усилитель 15 а к вы ходу 5 устройства регулировани  13 под00

кэ

а

00 00

а

ключей регистратор 16. Электропитание тензопреобразовател  14 осуществл етс  от стабилизированного источника напр жени  17

Принцип выбора количества и номиналов резисторов делител  напр жений 2 и количества резисторов в делителе 4 обратной св зи усилител  3 определ етс  условием формировани  общего диапазона регулировани  D по формуле

D ap,(1)

где а - шаг регулировани , представл ющий собой отношени  вида

Kl : К| 1 КР 1 Ki К2 «з KiKp

(2)

где KI - текущий коэффициент передачи устройства регулировани  чувствительности тензопреобразовател ;

К0 - начальный коэффициент передачи;

р - число поддиапазонов, на которые делитс  общий диапазон D, определ емое по формуле

р т (2п-1)1,(3)

где п - количество резисторов в делителе 2 напр жени  на входе операционного усилител  3;

m - количество резисторов в делителе 4 напр жени , включенном в цепи обратной св зи операционного усилител  3.

Учитыва , что на практике отношени (2) равны между собой с той или иной степенью приближени  в конкретных расчетах значений m и п целесообразно принимать среднее значение шага регулировани  а аср при заданном и допустимом абсолютном отклонении Дамакс от среднего значени .

Введение в делитель 2 дополнительного резистора 7 (Rg) позвол ет без увеличени  количества п дискретно-управл емых резисторов 9 дополнительно увеличить коэффициент использовани  шкалы регистратора 16 при D const или, наоборот, дополнительно расширить диапазон D при сохранении заданного значени  коэффициента использовани  шкалы регистратора.

Практически подключение резистора Rg к делителю 2 осуществл етс  контактами 8 переключател  10 в тех случа х, когда все резисторы 9 (R2, R3,. , Rn) отключены от цепи.

Устройство работает следующим образом .

Под воздействием измер емой относительной деформации е. сопротивление каждого тензорезистора тензопреобразовател  измен етс  на величину AR, вследствие чего при использовании источника стабилизиро0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ванного напр жени  17 на вход согласующего усилител  15 поступает сигнал

Uc - Опит Д и„Ит к S , (4)

где Кпит - напр жение источника питани  17;

S - коэффициент тензочувствительно- сти тензопреобразовател  14.

Далее сигнал усиливаетс  с помощью последовательно соединенных каскадов согласующего усилител  15, делител  2 и операционного усилител  3 устройства регулировани  13с общим коэффициентом усилени 

Кт Ктч Кт2 Ктз,

где Кт-| - посто нный коэффициент усилени  согласующего усилител  15;

Кт2 - дискретно-регулируемый коэффициент усилени  (чувствительности) делител  напр жений 2;

Ктз дискретно-регулируемый коэффициент усилени  (чувствительности) операционного усилител  3 с делителем напр жени  4 в обратной св зи.

Коэффициенты усилени  КТ2 и Ктз подбираютс  в процессе калибровки (тарировки ) следующим образом.

На каждый тензопреобразователь после его установки или наклейки на исследуемый узел с помощью стендов или загрузочных устройств задаетс  номинальное (близкое к максимальному) физическое воздействие (давление, деформаци  и т.п.). С помощью дискретно-управл емого делител  4 обратной св зи операционного усилител  3 сначала грубо подбираетс  коэффициент усилени  Ктз- Затем точно с помощью дискретно-управл емого делител  2 подбираетс  коэффициент усилени  КТ2 таким образом, чтобы сигнал Up на входе регистратора 16 был близок к пределу измерени  его шкалы, где измерени  можно осуществл ть с максимальной точностью, т.е.

Up Кт. Упит S е(6)

Принима  во внимание, что произведение

Кт-UnnT S С const

дл  каждого измерительного тракта (включа  тензопреобразователь), определ емое практически в процессе тарировки, можно заключить, что сигнал на входе регистратора линейно зависит от величины измер емой деформации, т.е

UP C -e(Т)

Дл  регистрации сигнала Up в конкретных единицах физических величин достаточно соответственно откалибровать шкалу регистратора.

Claims (1)

1. При подключении к устройству тензоп- реобразователей с различной чувствительностью достаточно каждому из них в процессе первоначальной тарировки присвоить код масштаба (чувствительности) с разр дностью (п + т). Это обсто тельство существенно повышает производительность работ, например, при испытани х кинематически сложных машин, где на период испытаний устанавливаетс  несколько дес тков тензопреобразователей. Формула изобретени  Устройство дл  дискретного регулировани  чувствительности тензопреобразова- тел , содержащее операционный усилитель и включенный в цепь его обратной св зи резистивный делитель напр жени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности и расширени  диапазона регули78

   ровани  при минимально возможном количестве регулирующих резисторов, оно снабжено включенным на входе операционного усилител  дискретно управл емым делителем напр жени , делитель напр жени , включенный в цепь обратной св зи операционного усилител , выполнен также дискретно управл емым, а количество коммутируемых резисторов определ етс 

   из выражени 

   Г/1 ат(

   где D - общий диапазон регулировани ;

   а - шаг регулировани ;

   п - количество резисторов в делителе напр жени  на входе операционного усилител ;

   m - количество резисторов в делителе напр жени , включенном в цепь обратной св зи операционного усилител .

   Фиг i

   45

   . ни,