ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В ГРУНТЕ
STRAIN-GAUGE SYSTEM FOR DETERMINING THE STRAIN IN THE GROUND

Изобретение относится к электронно-измерительному оборудованию, в частности к устройствам преобразования области аналогового сигнала тензодатчиков в цифровые коды, осуществляет контроль и регистрацию основных параметров испытаний, и может быть использовано в составе систем обработки сигналов измерения напряжений в грунте.
Известно автоматическое многоканальное тензометрическое устройство, содержащее многодиапазонные измерительные усилители, каждый из которых снабжен на входе переключателем датчиков, а на выходе-фильтром, переключателем диапазонов со схемой сравнения, набором шунтов, ключами, генератором импульсов, двоичным счетчиком и дешифратором, аналого-дискретный преобразователь (АДП), центральный коммутатор, подключающий выходы усилителей к АДП, и цифровую вычислительную машину ЭВМ, к которой подключены выходы АДП, устройство снабжено дополнительным регистром для записи кода номера диапазона, подключенным к ЭВМ, и коммутатором кодовых шин переключателей диапазонов, включенным на вход дополнительного регистра, а вход схемы сравнения каждого переключателя диапазонов подключен к выходу усилителя до фильтра (SU, авторское свидетельство №299733, МПК G01b 7/18, опубл. 26.03.1971).
Недостатком известного решения является наличие всего трех каналов, датчики не обеспечиваются питанием, а также отсутствует удобство отключения и подключения датчиков, что продиктовано особенностями использования данного устройства.
Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в упрощении конструкции устройства, снижении его энергоемкости и миниатюризации исполнения.
Техническая проблема решается тем, что, в известном устройстве, включающем тензометрический модуль, блок настроечных переключателей, электронно вычислительную машину, согласно изобретению, оно дополнительно содержит микропроцессорную тензометрическую станцию, включающую встроенные измерительные усилители, микроконтроллер, многоканальный аналого-цифровой преобразователь, порт дискретного ввода, источник питания, универсальный асинхронный приемо-передатчик, подключенный посредством преобразователя интерфейсов к персональной электронно-вычислительной машине, а тензометрический модуль подключен к измерительным усилителям посредством разъема и соединен с многоканальным аналого-цифровым преобразователем с возможностью подключения до 256 датчиков, при этом блок настроечных переключателей посредством разъема подключен к порту дискретного ввода.
Технический результат, получаемый при использовании изобретения, заключается в улучшении эксплуатационных характеристик, уменьшении габаритов устройства, снижении потребляемой мощности, увеличении быстродействия и увеличении числа измеряемых параметров.
Технический результат достигается тем, что предложенная тензометрическая система для определения напряжений в грунте, дополнительно содержит микропроцессорную тензометрическую станцию, включающую встроенные измерительные усилители, микроконтроллер, многоканальный аналого-цифровой преобразователь, порт дискретного ввода, источник питания, универсальный асинхронный приемо-передатчик, подключенный посредством преобразователя интерфейсов к персональной электронно-вычислительной машине, а тензометрический модуль подключен к измерительным усилителям посредством разъема и соединен с многоканальным аналого-цифровым преобразователем с возможностью подключения до 256 датчиков, при этом блок настроечных переключателей посредством разъема подключен к порту дискретного ввода.
Предложенная система иллюстрируется чертежом.
Тензометрическая система для определения напряжений содержит многоканальный тензометрический модуль 1, состоящий из восьми тензодатчиков, подключенный к измерительным усилителям 2 посредством разъема 3, блок настроечных переключателей 4, микропроцессорную тензометрическую станцию 5 в составе: встроенных измерительных усилителей 2, микроконтроллера 6, многоканального аналого-цифрового преобразователя 7, порта дискретного ввода 8, источника питания 9, универсального асинхронного приемо-передатчика 10 подключенного посредством преобразователя интерфейсов 11 к персональной электронно-вычислительной машине 12.
Многоканальный тензометрический модуль 1 подключен к микропроцессорной тензометрической станции 5, подключаемой к IBM-PC совместимой с персональной электронно-вычислительной машиной 12, через преобразователь интерфейсов 11. Микропроцессорная тензометрическая станция 5 позволяет распознавать при последовательном разъемном подключении до 256 датчиков (32 группы по 8 датчиков). Питание групп датчиков многоканального тензометрического модуля 1 осуществляется встроенным источником питания 9.
Микроконтроллер 6 позволяет сохранять результаты тарировки каждого датчика в группе и усредненные измеренные значения по восьми аналого-цифровым каналам в отдельные текстовые файлы.
Микропроцессорная тензометрическая станция 5 выполняет преобразование относительного изменения сопротивления в напряжение, усиление и вырабатывает стабилизированное напряжение для питания тензодатчиков. Многоканальный тензометрический модуль 1 работает по полумостовой схеме включения тензодатчиков с последовательным разъемным подключением до 32 групп датчиков. Подключение микропроцессорной тензометрической станции 5 к электронно вычислительной машине 12 осуществляется через преобразователь интерфейса 11. Питание - от 220 В. Встроенные измерительные усилители 2 позволяет подключить тензодатчики без использования промежуточных усилителей. Тарировка измерительного канала производится индивидуально (или по группе каналов).
Система работает следующим образом: многоканальный тензометрический модуль 1, подключается к многоканальному аналого цифровому преобразователю 7, через встроенные измерительные усилители 2 посредством разъема 3. Блок настроечных переключателей 4 подключается посредством разъема 3 к порту дискретного ввода 8, на блоке настроечных переключателей 4 устанавливается код многоканального тензометрического модуля 1.
Стабилизированное питание датчиков микропроцессорный тензометрический модуль 1 обеспечивается источником питания 9 в составе микропроцессорной тензометрической станции 5. При работе устройства микроконтроллер 6, в составе микропроцессорной тензометрической станции 5 считывает код микропроцессорного тензометрического модуля 1 установленный на блок настроечных переключателей 4 и загружает индивидуальную тарировочную таблицу микропроцессорному тензометрическому модулю 1. Многоканальный аналого цифровой преобразователь 7 микропроцессорной тензометрической станции 5 выполняет преобразование относительного измерения сопротивления в напряжение с учетом индивидуальных тарировочных таблиц. Полученные значения передаются посредством универсального приемо-передатчика 10 через преобразователь интерфейсов 11 в электронно вычислительной машине 12.
Положительный эффект, получаемый при реализации изобретения заключается в том, что система решает широкий круг задач измерения динамических сигналов при обслуживании большого количества измерительных точек (до 256) с помощью микропроцессорного модуля при небольших габаритах и малом весе.