МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ИМИТАТОР СИГНАЛОВ ТЕНЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Полезная модель относится к области измерительной техники, в частности, к устройствам для контроля точности измерительных средств и может использоваться, например, для исследования характеристик и испытаний электронных блоков преобразователей давления.
Известно устройство для контроля точности работы устройства, описанное в п. РФ №2324899 по кл. G01D 9/00. з. 10.07.06, оп. 20.05.08.
Известное устройство содержит измерительно-регистрирующий блок с коммутаторами датчиков системы на входе и имитатор сигналов датчика, выполненный в виде запитываемого от источника напряжения формирователя ступеней и коммутатора, аналогичного коммутатору датчиков системы, при этом каждая ступень формирователя подключена к соответствующему входу коммутатора имитатора, выход которого подключен к контролируемым входам коммутаторов датчиков системы, а управляющие входы коммутатора имитатора подсоединены к соответствующим управляющим выходам измерительно-регистрирующего блока.
Недостатком известного имитатора является сложность конструкции, обусловленная тем, что в нем изменение сигнала имитируется целым набором резистивных мостов посредством коммутаторов, что значительно увеличивает объем аппаратуры, ее стоимость и энергопотребление.
Известен имитатор сигналов датчиков, представленный в информационно-измерительной системе «Эпюра», описанной в Трудах ЦАГИ, 1981, вып. 2105, стр.77-114 близкий по технической сущности к заявляемому и выбранный в качестве прототипа.
Известный имитатор сигналов датчиков предназначен для контроля метрологических характеристик системы «Эпюра» и является многопредельным автоматическим прибором, воспроизводящим передаточную функцию, аналогичную линейному тензометрическому мосту и задающему на вход коммутатора датчиков системы последовательность калиброванных электрических сигналов.
Известный имитатор выполнен по схеме цифрового моста с параллельным делителем напряжения, который состоит из проводимостей, шунтирующих одно из плеч моста с помощью контактов соответствующих реле, управляющие сигналы на обмотки которых поступают от измерительной системы. Знак выходного напряжения имитатора изменяется переключением шин питания параллельного делителя напряжения с помощью контактов реле. Имитатор имеет 4 предела выходных напряжений, на каждом из которых по команде от системы устанавливается 100 уровней выходного напряжения с равномерным шагом и переходом через нуль шкалы. Управление работой системы осуществляется от ЭВМ.
Недостатки известного имитатора заключаются в следующем.
Известное устройство не позволяет воспроизводить (имитировать) изменение полного (эквивалентного) сопротивления, что является необходимым, например, при исследовании температурной характеристики устройства.
Кроме того, изменение сигнала имитируется переключением с помощью реле, что ограничивает быстродействие устройства при исследовании динамических характеристик датчиков.
Полное (эквивалентное) сопротивление моста в известном устройстве изменяется при изменении уровня выходного напряжения, что приводит к дополнительным ошибкам при воспроизведении характеристики устройства.
Задачей заявляемого устройства является расширение эксплуатационных возможностей при повышении точности имитации характеристик тензопреобразователя.
Поставленная задача решается тем, что в многоканальном имитаторе сигналов мостового тензопреобразователя, содержащем формирователь сигналов тензопреобразователя, выполненный в виде мостовой схемы и связанный с входами коммутатора датчиков, выходы которого соединены с входами проверяемых электронных преобразователей, при этом коммутатор и формирователь соединены с выходами блока управления, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, формирователь сигналов выполнен на программируемых резисторах, блок управления включает в себя последовательно соединенные персональный компьютер, интерфейс и микроконтроллер, при этом персональный компьютер служит задатчиком сопротивлений мостовой схемы формирователя, а микроконтроллер предназначен для формирования команд управления для формирователя сигналов тензопреобразователя и коммутатора и соединен выходами соответственно с мостовой схемой формирователя и коммутатором электронных преобразователей датчика давления, при этом питание формирователя сигналов тензопреобразователя выполняется через коммутатор от соответствующего электронного преобразователя.
Выполнение формирователя сигналов управляемым от задатчика сопротивлений мостовой схемы, представляющего собой персональный компьютер, дает возможность более точно и быстро устанавливать баланс и разбаланс моста, что обеспечивает имитацию динамической характеристики устройства, давая возможность более точно имитировать изменение давления и управлять полным (эквивалентным) сопротивлением моста, тем самым воспроизводить температурные характеристики мостового тензопреобразователя, а следовательно более точно контролировать работу устройства.
Технический результат - повышение точности имитации характеристик тензометрических преобразователей и обеспечение возможности имитации динамической работы устройства.
Заявляемый имитатор обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками как выполнение формирователя сигналов на программируемых резисторах, выполнения блока управления из последовательно соединенных персонального компьютера, интерфейса и микроконтроллера, использование в качестве задатчика сопротивлений мостовой схемы формирователя персонального компьютера, а для формирования команд управления - микроконтроллера, соединенного выходами соответственно с мостовой схемой формирователя и коммутатором датчиков, а в качестве датчиков - имитирующих нагрузку электронных преобразователей датчика давления, обеспечивающих в совокупности достижение заданного результата.
Заявляемый имитатор может найти широкое применение в измерительной технике для контроля точности измерительных устройств, а потому соответствует критерию «промышленная применимость».
Полезная модель иллюстрируется чертежом, где представлена функциональная схема имитатора.
Заявляемый имитатор сигналов мостового тензопреобразователя содержит запитываемый от подключенного электронного преобразователя формирователь 1 сигналов датчика, выполненный в виде мостовой схемы 2 на программируемых резисторах 3-6 и связанный с входами коммутатора 7 датчиков, выходы которого соединены с входами датчиков 8 устройства. Коммутатор 7 соединен с выходом блока 9 управления. При этом формирователь 1 сигналов выполнен электронно управляемым от блока 9 управления. Блок 9 управления включает в себя последовательно соединенные персональный компьютер 10, интерфейс 11 и микроконтроллер 12.
Персональный компьютер (ПК) 10 служит задатчиком сопротивлений мостовой схемы 2 формирователя, а микроконтроллер 12 предназначен для формирования команд управления для формирователя 1 сигналов датчика и коммутатора 7. Микроконтроллер 12 соединен выходами соответственно с мостовой схемой 2 формирователя и коммутатором 7 датчиков, которыми служат имитирующие нагрузку электронные преобразователи 8 датчиков давления.
Многоканальный имитатор сигналов мостового тензопреобразователя работает следующим образом.
Формирователь 1 сигналов датчика имитирует мостовую схему с эквивалентным сопротивлением Rэкв.=const=4....13 кОм, разбаланс моста ΔR=0…300 Ом.
Управление установками эквивалентного сопротивления и разбаланса мостового тензопреобразователя 2 производится по интерфейсу 11.
Значения Rэкв. и ΔR задаются с ПК 10 через интерфейс 11 (RS-232 или RS-485) и поступают в микроконтроллер 12. Микроконтроллер 12 формирует управляющие команды, поступающие на управляемый резистивный мост 2 и коммутатор 7, подключая формирователь 1 сигналов к соответствующему электронному преобразователю 8.
Также коммутатор 7 позволяет по команде от персонального компьютера 10 сформировать тестовые изменения разбаланса мостовой схемы 2, имитирующие линейное нарастание давления, скачок давления или пульсирующее синусоидальное изменение давления. При этом питание формирователя 1 сигналов тензопреобразователя выполняется через коммутатор 7 от соответствующего электронного преобразователя 8.
В сравнении с прототипом заявляемый многоканальный имитатор имеет более широкие эксплуатационные возможности и позволяет более точно имитировать изменение давления.