Завдання на підготовку до лабораторної роботи

При підготуванні до лабораторної роботи необхідно вивчити конструкцію і роботу:

2.3.1 Вимірника деформації цифрового ІДЦ-1.

Вимірник деформації цифровий ІДЦ-1 являє собою тензоміст для статичних вимірів із дискретним автоматичним зрівноважуванням і уявленням інформації в цифровій формі в одиницях відносної деформації (1 о.в.д.=10^-6). Діапазон виміру (10000 о.в.д. при основній похибці ±20 о.в.д.

Прилад дозволяє робити виміри в 10 точках послідовно, для чого містить убудований комутатор датчиків (рис. 2.3).

Зовнішній напівміст утворений активним і компенсаційним тензорезисторами з номінальним опором 50…500 Ом, внутрішній напівміст - прецизійними резисторами R1 і R2.

Генератор забезпечує живлення моста перемінною напругою прямокутної форми.

Підсилювач перемінного струму підсилює сигнал розбалансу, нуль орган видає сигнал про знак розбалансу.

Рисунок 2.3 - Структурна схема приладу ІДЦ-1

Блок автоматичного зрівноважування через виконавчі реле К1…К14 приєднується паралельно плечу R1 компенсаційні резистори RК1…RК14 по визначеному алгоритму доти, поки розбаланс не стане дуже малим (нижче порога чутливості нуль органа). Цикл виміру триває до 1,5с.

Кожний компенсаційний резистор еквівалентний по розбалансу визначеного розміру деформації, таким чином вимірювальна деформація однозначно визначається комбінацією включених реле. Дешифратор служить для перетворення коду реле в код цифрового індикатора. Тому що прилад працює без попереднього балансування, деформація визначається як різниця показань індикатора при навантаженому і розвантаженому об'єкті; при відмінності коефіцієнта тензочутливості К від типового значення 2 уводять поправочний коефіцієнт:

Живлення приладу автономне від батареї гальванічних елементів (12В при струмі 0,35А), для підвищення ресурсу батареї індикація включається тільки на деякий регульований час, достатнє для зчитування показань.

2.3.2 Тензопідсилювача «Топаз-1», призначеного для статодинамічних вимірів за допомогою тензорезисторів опором 100…400 Ом, з'єднаних у міст або напівміст. Діапазон вимірювальних деформацій (1000 о.в.д., максимальний вихідний струм ±10МА. Прилад має 10 підсилювальних каналів, структурна схема каналу подана на рис. 2.4.

Рисунок 2.4 - Структурна схема каналу підсилювача «Топаз-1»

Тензорезистори R3 і R4 застосовуються для підвищення чутливості, їхня установка не обов'язкова. Масштабний резистор  підбирається і впаюється користувачем, він включається при калібруванні для створення еталонного розбалансу тумблером «масштаб-робота».

Балансування моста робиться регулювальним резистором .

Чутливість плавно регулюється перемінним резистором у ланцюзі живлення моста.

Диференціальний підсилювач постійного струму виконаний на транзисторах.

Живлення приладу напругою 12В при струмі до 1,5А, наприклад, здійснюється від бортмережі автомобіля. Тензомости живляться через стабілізатор напруги 9В, живлення підсилювачів здійснюється гальванічне розв’язаними напругами 9В від убудованого транзисторного перетворювача напруги.

Прилад має індикатор із перемикачем для балансування і регулювання чутливості каналів.

2.3.3 Тензопідсилювача ТА-5, призначеного для статодинамічних вимірів за допомогою тензорезисторів опором 100…400 Ом, приєднують по напівмостовій схемі. Діапазон вимірювальних деформацій ±10000 о.в.д.

Підсилювач має 4 однакових канали, структурна схема каналу приведена на рис. 2.5.

Рисунок 2.5 - Структурна схема каналу тензопідсилювача ТА-5

Генератор несучої частоти живить міст напругою 6В частотою 7кГц.

Балансувальний пристрій служить для компенсації початкового розбалансу, що допускається до 1%. У зв'язку з підвищеною частотою несуча нерівність ємностей плечей (ємності кабелю та ємності між тензорезисторами і деталлю) викликає додатковий розбаланс, тому в приладі крім балансування по R (активної складової) передбачене і балансування по С (ємності). Після балансування при відсутності деформації тензорезисторів сигнал на виході балансувального пристрою відсутній. Деформація викликає пропорційну їй перемінну напругу несучої частоти на виході балансувального пристрою, причому при зміні знака деформації змінюється на 180^о фаза цієї напруги.

Вхідний дільник (перемикач діапазонів) служить для східчастої зміни чутливості.

Підсилювач, виконаний на електронних лампах, підсилює слабкий сигнал до рівня, достатнього по потужності для гальванометра осцилографа. Підсилювач має великий постійний нерегульований коефіцієнт підсилення.

Фазочутливий детектор випрямляє посилений сигнал, причому знак вихідного струму змінюється при зміні знака деформації. Для цього детектор, крім сигнального входу (від підсилювача), має вхід опорної напруги прямокутної форми, що збігає по фазі з напругою живлення моста і вироблюваного генератором прямокутних імпульсів. При збігу фаз на обох входах детектора сигнал на виході позитивний, при відмінності фаз на 180% - негативний.

Калібрований пристрій служить для автоматичного запису на осцилограмі нульових і масштабних ліній. При його умиканні вхід підсилювача періодично скорочується на короткий час (при цьому записується нульова лінія). Потім на короткий час на вхід подається малий сигнал від генератора несучої частоти, при цьому на виході тече струм (масштабний сигнал), що може декілька відрізнятися від досліду до досліду, але завжди відповідає визначеному розміру деформації.

Блок живленняслужить для живлення анодних, розжарювальних і допоміжних ланцюгів. Підсилювач живиться від мережі 220В, 50Гц, споживана потужність 100Вт. При проведенні дорожніх випробувань прилад можна живити напругою 115В, 400Гц від електромашинного перетворювача (наприклад, МА-100), що працює від акумуляторної батареї.

Прилад має індуктор із перемикачем для настроювання і контролю каналів. Для зовнішнього приєднання є перехідники входів і виходів. У останньому є підстроєчні резистори для плавного регулювання масштабу запису.

Тарувальне пристосування дозволяє східчасто навантажувати силовимірювальний елемент із наклеєними тензорезисторами контрольованим зусиллям і призначено для проведення тарування вимірювального тракту.

Світлопроменевий осцилограф застосовується в даній роботі для визначення масштабного коефіцієнта запису.

Градуйований пристрій служить для встановлення залежності між розміром вихідного струму підсилювача або відхилення реєструвального приладу і розміром деформації деталі, який реєструється датчиком.

2.3.4 Для побудови тарувального графіка балки рівного опору зібрати вимірювальну схему, яка складається з підсилювача ТА-5, балки рівного опору з тензорезисторами і світлопроменевого осцилографа К12-22. Для реєстрації інформації скласти табл. 2.1. для не менше ніж десяти вимірів.

Таблиця 2.1 – Результати експериментальних досліджень

№ п/п	Pi навантаження, Н	hi відхилення реєстратора, мм	hi2	Pi× hi	mhi	DPi	DPi2
1..10

2.3.5 Для побудови тарувального графіка непрямим методом застосувати градуйовану установку, на балці якої наклеєні тензорезистори з партії, що наклеєні на випробовуваній деталі. Зібрати вимірювальну схему, яка складається з підсилювача ТА-5, градуйованого пристрою з балкою чистого вигину, випробовуваної деталі і світлопроменевого осцилографа К12-22. Для реєстрації інформації скласти табл. (2.2) для не менше ніж десяти вимірів.

Таблиця 2.2 - Результати експериментальних досліджень

№ п/п	f прогин балки, мКм	Е деформа- ція	hi відхилення реєстратора, мм	hi2		mhi
1...10

Контрольні питання для самоперевірки і контролю