Устройство для измерения усилий
Изобретение относится к силоизмерительной технике и позволяет повысить точность измерения усилий (давлений) магнитоупругим преобразователем. Намагничивающая обмотка 2 магнитоупругого преобразователя 1 запитываётся током треугольной формы от кварцевого генератора 4. Кварцевый генератор 4 соединен с намагничивающей обмоткой 2 через реверсивный счетчик 7 с блоком реверса 8, цифроаналоговый преобразователь 9 и источник стабильного тока 10. В измерительной обмотке 3 наводится сигнал Ей, величина которого определяется частотой, амплитудой и формой намагничивающего тока и величиной измеряемого усилия. Сигнал Ей поступает на вход устройства выборки-хранения 11 и на вход компаратора 12, на второй вход которого подано опорное направление Don ст блока 13. В момент, когда сигнал Еи станет больше Uon, на выходе компаратора 12 появится сигнал, поступающий на вход управления счетчика 6. обнуляющий и запускающий его. При совпадении кодов счетчика 6 . и задатчика кодов 16 на выходе блока сравнения появляется сигнал, который подается на вход блока формирования управляющего импульса 15. Этот импульс , поступая на управляющий вход устройства 11, делит разрешение на считывание и регистрацию мгновенного значения сигнала измерительной обмотки 3, которое через нормирующий усилитель 17 поступает на вход измерительного прибора 18. 2 ил. у Ј О ю ю VI 00
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4622738/10 (22) 21.12,88 (46) 15.04.91. Бюл. ¹ 14 (71) Киевский институт автоматики им. XXV сьезда КПСС (72) В.С.Багнюк, Э,В.Голован, В,И, Кокореко и Н.С.Рубан (53) 531.781 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1195198, кл. G 01 L 1/12, 1985. Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ 4277859/24 — 10, 08,06.87, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ (57) Изобретение относится к силоизмерительной технике и позволяет повысить точность измерения усилий (давлений) магнитоупругим преобразователем. Намагничивающая обмотка 2 магнитоупругого преобразователя 1 запитывается током треугольной формы от кварцевого генератора 4. Кварцевый генератор 4 соединен с намагничивающей обмоткой 2 через реверсивный счетчик 7 с блоком реверса 8, „, Ы,„1642278 А1 цифроаналоговый преобразователь 9 и источник стабильного тока 10. В измерительной обмотке 3 наводится сигнал Ец, величина которого определяется частотой, амплитудой и формой намагничивающего тока и величиной измеряемого усилия, Сигнал Е поступает на вход устройства выборки-хранения 11 и на вход компаратора 12, на второй вход которого подано опорное направление Up ст блока 13. В момент, когда сигнал Е станет больше О л, на выходе компаратора 12 появится сигнал, поступающий на вход управления счетчика 6, обнуляющий и запускающий его. При совпадении кодов счетчика 6 . и задатчика кодов 16 на выходе блока сравнения появляется сигнал, который подается на вход блока формирования управляющего импульса 15,. Этот импульс, поступая .на управляющий вход устройства 11. делит разрешение на считывание и регистрацию мгновенного значения ситнала измерительной обмотки 3, которое через нормирующий усилитель 17 поступает на вход измерительного прибора 18. 2 ил. 1642278 Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения усилий (давлений) в прокатном производстве и в других отраслях народного хозяйства. Цель изобретения — повышение точности измерений усилий (давлений). На фиг, 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства для измерения усилия(давления); на фиг, 2 — временные диаграммы, иллюстрирующие принцип измерения усилия (давления) предлагаемым устройством. Устройство для и змерения усилия (давления) содержит магнитоупругий преобразователь усилий (давлений) 1 с намагничивающей 2 и измерительной 3 обмотками, кварцевый генератор 4, соединенный последовательно с делителем 5 ча. стоты, выход которого соединен с первым входом счетчика 6 импульсов и входом устройства формирования треугольных импульсов, содержащего реверсивный счетчик 7, устройство 8 реверса и цифроаналоговый преобразователь 9, выход которого соединен последовательно с источником 10 стабильного тока и намагничивающей обмоткой 2, измерительная обмотка 3 соединена с одним из входов устройства 11 выборки-хранения и с первым входом компаратора 12, второй вход которого соединен с источником 13 опорного напряжения, а второй вход счетчика 6 импульсов соединен с выходом компаратора 12, выход счетчика 6 импульсов соединен с первым входом блока формирования управляющих импульсов, содержащим блок 14 сравнения кодов и блок 15 формирования импульсов, второй вход блока формирования управляющих импульсов соединен с задатчиком 16 кода, а выход — с входом управления устройства 11 выборки-хранения, выход которого соединен последовательно с . нормирующим усилителем 17 и измерительным прибором 18. На временных диаграммах (фиг.2) обозначено; tH(t) — ток намагничивания треугольной формы, стабильный по частоте и амплитуде, определяющий ЭДС перемагничивания; Е (t,Ð) — сигнал на выходе измерительной обмотки преобразователя, являющийся функцией измеряемого усилия (давления), зависимости Eo (t Ð) показаны для трех Значений давлений Р=О; Р1 и Р2; О о — величина опорного напряжения на выходе источника опорного напряжения, поступающего на один из входов компаратора; to, ttt2 — время от начала периода ЗДС измерительной обмотки до момента, когда Eg (t,Р) становится больше Uon (для трех значений усилий (давлений) P = О; P=P1 и Р=Р2): тсолс1 tc2 — время от начала периода ЭДС измерительной обмотки до момента совпадения кодов задатчика N3(t) и кода счетчика импульсов Nc(t): 13=(too to)=(tc1 С1)=(Сс2 т2)/ N3(t) — код задатчика; Nc(t) — код счетчика; Uy(t) — управляющий сигнал, вырабатываемый в моменты совпадения кодов счетчика импульсов и задатчика кода и определяющий момент считывания мгно15 венного значения сигнала измерительной обмотки. Устройство работает следующим образом. Последовательность импульсов, генерируемых кварцевым генератором 4, после деления делителем 5 часготы поступает на реверсивный счетчик 7 и на счетчик 6 импульсов, выполняющий функ20 цию таймера,. Реверсивный (n-разрядный) счетчик 7 производит счетчик поступающих на его вход импульсов, Управление направлением счета осуществляет устройство 8 реверса по сигналу о достижении максимального (все "1.") или минимального (все "О") состоя30 ния реверсивного счетчика 7. Цифровые выxopbi реверсивного счетчика 7 подключены к цифроаналоговому преобразователю 9, на выходе которого формируется перемен35 ное напряжение треугольной формы. Это напряжение поступает. на вход источника 10 стабильного тока, осуществляющего питание обмотки 2 намагничивания магнитоупругого преобразователя 1 током 40 треугольной формы стабилизированной амплитуды и частоты (1н(1) — фиг.2). Чувствительный элемент магнитоупругого преобразователя 1, к которому прикладывается измеряемое усилие (давление), 45 перемагничивается электромагнитным полем, созданным током tH(t) в обмотке 2 намагничивания..В измерительной обмотке 3 наводится сигнал (ЭДС Ео =f(t,Р)- величина и форма которого определяется частотой, 50 амплитудой и формой тока IH(t) и величиной измеряемого усилия (Е =f(t,Р=О);Е =f(t,Р 1); Eu =f(t,Р2) — фиг.2), Сигнал Е> (t Ð) поступает на вход устройства 11 выборки-хранения и на вход ком55 паратора 12, на второй вход которого подано опорное напряжение Uon (фиг.2), В момент времени (to, t1 t2 — фиг.2), когда сигнал измерительной обмотки 3 становится больше опорного напряжения: Eu (t,P) > Uon 1642278 20 на выходе компаратора 12 появляется сигнал, поступающий на вход управления счетчика 6 импульсов, обнуляющий и запускающий его. Импульсы с выхода счетчика 6 импульсов поступают на первый вход блока 14 сравнения кодов, другой вход которого связан с задатчиком 16 кода. При совпадении кодов счетчика 6 и задатчика 16 (фиг.2); Nc(t) = Мз(с) на выходе блока 14 сравнения появляется сигнал, который подается на вход блока 15 формирования управляющего импульса. На временных диаграммах фиг.2 это моменты времени tco, tc1 сс2, На выходе блока 15 формируется управляющий импульс считывания (разрешения выборки) нужной амплитуды и длительности 0у(с) (фиг,2). Этот импульс, поступая на управляющий вход устройства 11 выборки-хранения, дает разрешение на считывание и регистрацию мгновенного значения сигнала измерительной обмотки 3; Ug = 1(Р,с). Это мгновенное значение U<, сформированное на выходе устройства 11 выборкихранения, остается неизменным до.прихода следующего импульса. Нормирующий усилитель 17 компенсирует начальное значение измерительного сигнала и нормирует выходную характеристику устройства. Считывание информации происходит один раз за период изменения измерительного сигнала прибором 18, При воздействии измеряемого усилия (давления) на магнитоупругий преобразователь изменяется магнитная проницаемость материала чувствительного элемента 1, потокосцепление измерительной обмотки 3 и величина и форма сигнала, индуктируемого в ней, Это обуславливает изменение момента запуска счетчика б. Согласно диаграмме фиг,2 для усилия, равного О, зто время определяется как tp, а для усилия P > и Рг — tt u сг соответственно. Соответственно смещается и момент формирования импульса разрешения выборки и, следовательно, момент считывания мгновенного значения измерительного сигнала. Для усилия Р=О это момент со, для 55 усилий Р1 и Р2 — это соответственно tel и tc2 (фиг,2), Таким образом, момент считывания t мгновенного значения измерительного сигнала UU определяется формой измерительного сигнала U<.= f(t,Р), величиной опорного напряжения Uon и кодом эадатчика Na(t): сс = p j Еи (с,P): йз(с); Ооп ) . Изменение любого иэ трех параметров влияет на стабильность, крутизну и нелинейность выходной характеристики устройства, Треугольная форма тока намагничивания 1н, стабильного по частоте и амплитуде, обеспечивает оптимальную форму зависимости Uu = f(t,Р), содержащую участок, измерение на котором мгновенных значений Eu (t P), осуществляемое в конкретные моменты времени, обеспечивает высокую стабильность и линейность выходной характеристики устройства. Формула изобретения Устройство для измерения усилий, содержащее мэгнитоупругий преобразователь усилий с намагничивающей и иэмерител ьной обмотками, кварцевый генератор, соединенный последовательно через делитель частоты, формирователь импульсоВ и источник стабильного тока с намагничивающей обмоткой, а также счетчик импульсов, устройство выборки-хранения, блок формирования управляющих импульсов, к управляющему входу которого подключен эадатчик кода, нормирующий усилитель и измерительный прибор, причем один вход счетчика импульсов подключен к делителю частоты, а выход через блок формирования управляющих импульсов соединен с одним иэ входов устройства выборки-хранения, другой вход которого подключен к измерительной обмотке магнитоупругого преобразователя усилий, а выход через нормирующий усилитель соединен с измерительным прибором, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено источником опорного напряжения и компаратором, один из входов которого соединен с измерительной обмоткой магнитоупругого преобразователя усилий, а другой— с источником опорного напряжения, а выход компаратора подключен к второму входу счетчика импульсов. 1642278 t Pz) Составитель В, Родин Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М. Пожо Редактор М. Бандура Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул .Гагарина, 101 Заказ 1139 Тираж 361 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35; Раушская наб., 4/5.
