Устройство для измерения усилий

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (р 4 G 01 G 19/28 F 15 В 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

f10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЦД;, ц(; гр-;; I . (21) 41 52430/24-10 (22) 26.11.86 (46) 23.06.88. Бюл. У 23 (71) Киевский институт автоматики им. ХХЧ съезда КПСС (72) Н,Е.Захарченко, Н.В.Вонь, В.Г.Гулеватый и Н.П.Веклич (53) 531.781(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N -369500, кл. G 01 R 15/08, 1970.

Авторское свидетельство СССР

У. 718721, кл. G 01 G 19/28, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗЖРЕНИЯ УСИЛИЙ (57) Изобретение относится к приборостроению. Цель изобретения — упрощение устройства и повьппение его надежности. Работа устройства основана на принципе компенсации измеряемого усилия усилиями компенсатора в отрицательной камере 22. В линии выхода измерителя 1 формируется давление, являющееся мерой измеряемого„ усилия рабочего поддиапазона измере.1

140483.1 ния. Подциапазоны измерения переключаются переключателем 14 в прямом и. обратном направлениях. Импульсы элементов 36 и 37 формируют последовательно сигналы в линиях выхода цепоИзобретение относится к приборостроению и может быть использовано в первичных измерительных преобразователях, например в весоизмерителях.

Цель изобретения — упрощение устройства и повышение его надежности.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Устройство содержит измеритель 1, вход которого соединен с линией 2 измеряемого усилия, компенсационный вход — посредством нормально замкнутого контакта 3 с входом компенсато,ра 4 измеряемого усилия, который сос- 15 тоит из двух параллельно включенных повторителей 5 и 6 с положительными и отрицательными сдвигами, выходы которых соединены через нормально разомкнутые контакты 7 и 8, коммутато- 20 ра 9, емкость 10 и повторитель 11 с компенсационным входом измерителя 1.

Давление питания к повторителю 11 подключено через постоянное сопротивление 12. Выход измерителя 1 соеди- 25 нен с входами блока 13 индикаторов и переключателя 14 поддиапазонов измерения, выходы которого связаны с управляющими входами блока 13 индикаторов. Два дополнительные выхода 30 переключателя 14 соединены с управляющими входами коммутатора 9 и посредством элемента ИЛИ 15 с управляющим входом нормально замкнутого контакта 3. Измеритель 1 содержит пневматический сумматор 16, включенный с помощью постоянного сопротивления

17, усилителя 18 мощности и делителей 19 и 20, связанных с камерой 21 отрицательной обратной связи по схе- 40 ме пневмоуаилителя, измерительный вход которого соединен с входом измерителя 1, отрицательная камера 22 связана с компенсационным входом измерителя 1. Блок 13 индикаторов содержит четыре (по числу поддиапазонов) индикатора 23-26 .соответствующих шкал чек переключателя 14 и с помощью коммутатора 9 устанавливают компенсационное давление в отрицательной камере 22 сумматора 16, создающее компенсационное усилие. -1 ил.

27 — 30 поддиапазонов измерения. Вход блока 13 связан со стрелкой 31 показывающей, а управляющие входы — с соответствующими индикаторами 23 — 26.

Переключатель 14 поддиапазонов измерения содержит два элемента 32 и 33 сравнения, одни разнополярные входы которых соединены е выходами соответствующих задатчиков 34 и 35 давлений верхнего (0,1 ИПа) и нижнего (0,02 МПа) уровней срабатывания, другие — с входом переключателя 14. Выходы элементов 32 и 33 сравнения, посредством соответствующих импульсаторов 36 и 37 с.переменными сопротивлениями 38 и 39, связаны с дополнительными выходами переключателя 14 и одними входами элементов И параллельно включенных цепочек переключения, число которых равно количеству поддиапазонов измерения. Каждая цепочка, кроме первой, содержит по два элемента И вЂ” 40 и 41, 42 и 43, 44 и 45 и по одному элементу 46 и 47 или 48 памяти. Каждая цепочка, кроме последней, включает в себя по одному элементу ЗАПРЕТ 49 и 50 или 51 и одноI му размыкателю 52 — 54, связанному выходом посредством емкостей 55 — 57 с другим входом элемента И 40 или 42 своей цепочки и другим входом элемента И 41 и 43 или 45 последующей цепочки. Выходы первых элементов И 40, 42 и 44 соединены с управляющими входами "Стирание" соответствующих элементов 46 — 48 памяти, а выходы вторых элементов И 41, 43 и 45 связаны с входами "Запоминание" соответствующих элементов 46 — 48 памяти, выходы которых подключены к входам элементов ЗАПРЕТ 50 или 51 своих цепочек и управляющим входам элементов ЗАПРЕТ

49 — 51 предыдущих цепочек. Вход элемента ЗАПРЕТ 49 первой цепочки связан с линией питания воздухом. Выходы элементов ЗАПРЕТ.49 " 51, являющиеся

40 з !404 выходами цепочек и переключателя 14, связаны с входами соответствующих . раэмыкателей 52 - 54, управляющие входы которых посредством элемента

ИЛИ 58 подключены к выходам импульсаб торов 36 и 37.. Выход последней цепочки и переключателя 14 соединен с выходом элемента 48 памяти и другим входом первого элемента И 44 последней четвертой цепочки.

Устройство работает следующим образом.

Работа устройства основана на принципе компенсации измеряемого уси- 15 лия усилиями компенсатора в отрицательной камере 22 и выхода измерителя 1 через делители 19 и 20 в камере 21 отрицательной обратной связи.

В линии выхода измерителя 1 форми- 20 руется давление Р, являющееся меьых рой измеряемого усилия рабочего поддиапазона измерения.

Рных где F — измеряемое усилие в линии 2;

F — компенсационное усилие в к отрицательной камере 22 сумматора 16;

К вЂ” коэффициент усиления пневмо- З0 усилителя, устанавливаемый переменным сопротивлением 20.

Диапазон измеряемого усилия F разбивают на и одинаковых поддиапазонов измерения, каждый усилием b F

Рм асс h F» Рмм где m — - номер рабочего поддиапазона измерения.

Таким образом

Рных

0 f дР.

Пневмоусилитель настраивают переменным сопротивлением 20 так, чтобы при и = О, Рц„х = О 02 МПа; . 45

На выходе повторителей 5 и 6 устанавливают положительный (+ДР) и отрицательный (-ЬР) сдвиги давлений, создающие в камере 22 усилия ЬР или

-ЬР. Шкалы 27 — 30 четырех поддиапаэонов измерения размечены следующим образом: шкала 27 — 0 — ЬР;

28-аР " 2 ЬР

» 55

29- 2 bF- 3 дР;

30-3 ЬР-Р

Усилия F, 2bF, ЗЬР формируются компенсационными давлениями соответ831 4 стввнно b,P» 2 b P и 3 b,Ð в отрицательной камере 22 сумматора 16.

Переключение поддиапазонов измерения производится переключателем 14 в прямом и обратном направлениях. Переключение в прямом направлении (от первого до четвертого поддиапазона) происходит при и возникшем в связи с этим импульсе установленной длительности на выходе элемента 36. Переключение в обратном направлении (от четвертого до первоl

ro поддиапазона) происходит при

„,„ 0,02 ИПа и реализуется импульсом элемента 37 переключателя 14. Импульсы элементов

36 и 37 формируют последовательно сигналы в линиях выхода цепочек пе-, реключателя 14 и с помощью коммутатора 9 устанавливают компенсационное давление Р в отрицательной камере 22 сумматора 16, создающее компенсационное усилие F„. Во время установления компенсационного давления Р„ импульс с выхода одного из элементов 36 или

37 контактом 3 отключает камеру 22 от входа компенсатора 4 и соединяет

его выход с камерой 22 коммутатором

9, а в переключателе 14 отключается связь линии выхода цепочек с другими входами всех элементов И 40 — 45, при этом сигнал выхода одной из цепочек "запирается" в другом входе первого элемента И 40 или 42 своей цепочки посредством емкости 56 или

57 и в другом входе второго элемента 41 и 43 или 45 последующей цепоч- ки посредством емкости 55, 56 или 57.

При работе устройства на первом подциапазоне измерения (m=1, О 6F bF, Р = О) дискретный сигнал "1" в линии выхода первой цепочки "зажигает" индикатор 23 шкалы 27 первого поддиапазона измерения. Показания стрелки 31 отсчитываются по шкале 27.

При переходе на второй поддиапазон (m = 2, b F F и 2 6 Р) импульс выхода элемента 36 формирует сигнал на выходе элемента И 41, который в свою очередь устанавливает сигнал с запоминанием на выходе элемента 46 памяти. Исчезает сигнал в линии выхода элемента ЗАПРЕТ 49 первой цепочки (гасится индикатор 23) и возникает сигнал в линии выхода элемента

ЗАПРЕТ 50 второй цепочки, "загорается" индикатор 24 шкалы 28 второго

1404831 поддиапазона измерения. Одновременно давление Р выхода повторителя 6 с положительным сдвигом через замкнутый импульсом элемента Зб контакт 7

5 устанавливается в отрицательной камере 22 сумматора 16. Компенсационное давление Р„ = р, давление Р опуВых скается до нижнего уровня, исчезает импульс элемента 36, стрелка 31 опус- 10 кается до нижних значений шкал 27—

30 и показывает давления, которые следует считывать по шкале 28 второго поддиапазона. Переход на третий поддиапазон (m3, 2 ЬF» F 3 ЬF) сопровождается формированием импульсом элемента Зб сигнала на выходе элемента И 43, который устанавливает на выходе элемента 47 команду с запоминанием, устраняющую сигнал в линии выхода элемента ЗАПРЕТ 50 второй цепочки ("гасится" индикатор 24) и формирующую его в линии выхода третьей цепочки сигналом элемента ЗАПРЕТ

51. Загорается индикатор 25 шкалы 29 третьего поддиапазона. Одновременно давление 2 р выхода повторителя 4 через замкнутый импульсом контакт 7 устанавливается в отрицательной камере 22 сумматора 16. Компенсационное давление Р становится равным ь

2 а р, давление P „,„опускается до нижнего уровня, исчезает импульс элемента 36, стрелка 31 опускается до нижних значений шкал 27 — 30 и показания ее следует считывать по шкале

29 третьего поддиапазона измерения, Таким же образом происходит переключение на четвертый поддиапазон (m =

4. 3 6 F Р » F ). Сигнал вы

МаКС хода элемента 48 памяти и последнего поддиапазона, установленный командой выхода элемента И 45, устраняет сигнал выхода элемента ЗАПРЕТ 51 третьей цепочки ("гасится" индикатор 25) и

"зажигает" индикатор 26 шкалы 30 четвертого поддиапазона. При этом компен-. сатор 4 устанавливает P = 3 Ь р °

Аналогично происходит обратное переключение шкал поддиапазонов измерения ри Рных «» 0,02 KIa. Например, пе50 реключение с третьего поддиапазона на второй происходит так: импульс элемента 37 формирует сигнал на выходе элемента И 42, который устраняет команду выхода элемента 47 памяти, в ре-, зультате чего исчезает сигнал в линии выхода элемента ЗАПРЕТ 51 третьей цепочки ("гасится" индикатор 25) и возникает в линии выхода элемента ЗАПРЕТ

50 второй цепочки, "загорается" индикатор 24 шкалы 28 второго поддиапазона измерения. Одновременно давление ьр выхода повторителя 5 с отрицательным сдвигом через замкнутый импульсом контакт 8 устанавливается в отрицательной камере 22 сумматора 16 и формирует там P<, равное Ьр. Давление

P поднимается до верхнего уровня, ых исчезает импульс на выходе элемента

37, стрелка 31 поднимается до верхних значений шкал 27 — 30 и ее показания следует отсчитывать по шкале

28 второго поддиапазона измерения.

Формула и з о б р е т е н и е

Устройство для измерения усилий, содержащее измеритель в ниде пневмоусилителя, положительный вход которого связан с линией измеряемого усилия, компенсационный вход — с компенсатором усилия посредством коммутатора, а выход соединен со стрелкой блока индикаторов и входам переключателя поддиапазонов измерения, состоящим из цепочек переключения и двух элементов сравнения, одни разнополярные входы которых подключены к выходам задатчиков давлений верхнего и нижнего уровней срабатывания, другие — с входом переключателя, вы- ходы которого подключены к управляющим входам блока индикаторов, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и увеличения его надежности, компенсатор усилия выполнен в виде двух параллельно включенных повторителей с положительным и отрицательным сдвигами, входы и выходы которых соединены с компенсационным входом измерителя; входы — посредством нормально замкнутого контакта, выходы — посредством двух нормально разомкнутых контактов коммутатора, емкости и повторителя, при этом в переключатель поддиапазонов измерения введены два импульсатора, связанных входами с выходами соответствующих элементов сравнения, а выходами — с входами цепочек переключения и двумя дополнительными выходами переключателя, соединенными с управляющими входами коммутатора и посредством элемента ИЛИ вЂ” с управляющим входом нормально замкнутого контакта.