Методические указания к лабораторной работе измерение усилий и деформаций с использованием тензорезисторных преобразователей (стр. 3 из 5)
где b - ширина балки у основания (рbс.5);
h - толщина балки.
Соответственно величина относительной упругой деформации на всем протяжения балки также будет постоянной
(12)Знак "+" относится к верхнему наружному слою балки, а знак"-" соответственно к нижнему наружному слою балки.
Конструктивно балка 1 равного сопротивления (рис.5) закреплена на торцевой поверхности вертикальной стойки 5, которая в свою очередь жестко прикреплен к основанию 4. В нижней части основания расположена миниатюрная консольная балка 5. На балках 1 и 5 ближе к
Рис.5. Конструкция механического узла тензометрической установки
месту заделки сверху и снизу наклеены металлические проволочные тензорезисторы R1, R2 и R3, R4 соответственно, при этом R1»R2»R3»R4»R. Эти сопротивления включены в качестве плеч мостовой схемы, приведенной на рис.2 и рис.3. Коммутация концов схемы выполнена на колодке 6, расположенной в основании 4 (рис.5).
Для балансировки мостовой схемы перед началом измерений (т.е. для получения DUM=0) изменяются величины сопротивлений R3 и R4 путем изгиба миниатюрной консольной балки 5 (рис.5), посредством
вращения оси b, на которой установлен эксцентрик 7, контактирующий с концом этой балки.Электрический сигнал DUM c диагонали мостовой схемы подается на вход усилителя УС (рис.4), с выхода которого он поступает ни вход цифрового вольтметра ЦВ.
Для усиления выходного сигнала мостовой схемы DUM применяя серийно-выпускаемый универсальный электронный усилитель типа "Топаз-4", предназначенный специально для использования в тензометрических установках.
Измерение выходного сигнала усилителя (UВЫХ=КУDUM) осуществляется цифровым вольтметром ЦВ2 типа В7-16А (рис.4). Показания цифрового вольтметра снимаются визуально.
В качестве стабилизированного источника питания ИП используется стандартный, серийно-выпускаемый источник постоянного напряжения типа Б5-47.
Создание измеряемого усилия Р осуществляется навеской на штангу 10 (рис.5) навесок 2 известной массы, а, следовательно, и веса (Р=mg , где m - масса навески; g - ускорение силы тяжести Земли).
Конструктивно первичный упругий преобразователь УПП, тензометрические преобразователи ТП, соединенные в измерительную мостовую схему (ИМС), объединен в механическом узле тензометрической установки. На рис.4 эта совокупность преобразователей обведена пунктирным прямоугольником.
Электрическая схема тензометрической установки приведена на рис.6. С измерительной диагонали мостовой схемы через двухполюсный переключатель Т1, установленный в положении 1, выходной сигнал DUM подается на вход тензоусилителя "Топаз-4". С входа тензоусилителя через клеммы 3, 4 разъема Х2 измеряемый сигнал UВЫХ=КУDUM подается на вход цифрового вольтметра ЦВ-2. Для регулировки коэффициента усиления тензоусилителя переключатель Т1 ставится в положение 2 и с помощью потенциометра У и цифрового вольтметра ЦВ-1 на входе тензоусилителя выставляется напряжение UВХ=5мВ. При этом на табло цифрового вольтметра ЦВ-2 фиксируется выходное напряжение UВЫХ. Коэффициент усиления определяется отношением КУС=UВЫХ /UВХ..
Регулировка коэффициента усиления усилителя "Топаз-4" осуществляется вращением рукоятки "У", расположенной на лицевой панели платы усилителя.
 |
На рис.7 показан внешний вид лицевой панели универсального электронного усилителя "Топаз-4". Назначение элементов, расположенных на панели усилительного канала:а) потенциометр
установки нуля на выходе усилителя;б) потенциометр "Б" для балансировки усилительного тракта с подключенным к нему датчиком;
в) кнопка "М" для включения масштабного сигнала (в лабораторной работе не используется);
г) кнопка "4,5-9" для установки напряжения питания датчика; при нажатой кнопке устанавливается напряжение 4,5В, а при отжатой -9В;
д) кнопки "2-5" для ослабления выходного сигнала в 2,5 и 10 раз (в лабораторной работе не используются и находятся отжатом состоянии);
е) кнопка "+-" для переключения полярности выходного сигнала тензоусилителя.
Рис.7. Внешний вид лицевой панели универсального электронного усилителя "ТОПАЗ - 4"
На передней панели блока питания тензоусилителя "ТОПАЗ-4" расположены:а) кнопка "вкл" для включения напряжения питания, поступающего на "ТОПАЗ-4" от внешнего стабилизированного источника напряжения (ИН, рис.4);
б) Кнопка "ИД" для включения питания на мостовые измерительные схемы, сформированные тензорезисторами R1, R2, R3, R4 (рис.3);
в) кнопка "точно" для повышения чувствительности стрелочного прибора, фиксирующего выходной ток тензоусилителя;
г) переключатель "выход-контроль" для подключения стрелочного прибора к выходу одного из трех усилительных трактов (выход) или для контроля напряжения на выходе преобразователя (около 9В) или стабилизатора (П-15В);
д) вспомогательные гнезда для контроля выходного напряжения на выходе коммутируемого канала.
4.Методика проведения работы и обработки результатов эксперимента
4.1. Переключателем на лицевой панели стабилизированного источника питания ИП выставить напряжение стабилизации 15В.
4.2. Состыковать три розетки разъемов, расположенных на концах соединительных жгутов, с ответными частями соответствующих разъемов, расположенных на тензоусилителе "ТОПАЗ-4" (маркировка XI и Х2) и на механической части тензометрической установки (маркировка ХЗ, рис.6).
4.3. Концы кабеля с биркой "ПИТ", идущего от разъема Х2 подключить к выходным клеммам стабилизированного источника питания ИП. Концы кабеля с биркой UВЫХ, идущего от разъема Х2 подсоединить ко входу цифрового вольтметра ЦВ2; концы кабеля с биркой UВХ, идущего от разъема ХЗ подсоединить ко входу цифрового вольтметре ЦВ - 1.
4.4. После проверки собранной схемы лаборантом включить сетевое питание цифровых вольтметров ЦВ-1, ЦВ-2 и источника питания ИП. К дальнейшему выполнению работы приступить после 15-минутного прогрева приборов.
4.5. Отрегулировать коэффициент усиления усилителя КУС=UВЫХ /UВХканала тензометрического усилителя "ТОПАЗ-4" в пределах 20,5±0,2.
Для этого провести следующие операции:
а) подать питание на тензоусилитель "ТОПАЗ-4", нажав кнопку "ВКЛ" на его лицевой панели; при этом должна загореться сигнальная лампочка, расположенная над кнопкой; переключатель "контроль-выход" поставить в положение 1;