Цифровое устройство для взвешивания подвижных объектов

 

ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЗВЕШИВАНИЯ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ, содержащее реверсивные счетчики нуля и измерения с преобразователями код-напряжение, выходы которых и выход весоизмерительного датчика подсоединены к элементу сравнения, связанному с нуль-органом, выходы которого подключены к шинам Сложениевычитание реверсивных счетчиков нуля и измерения, распределитель регистрации с командным триггером, скоммутированный с дешифратором, через который выходы реверсивного счетчика измерения подключены к выходному прибору, генератор и делитель частоты , через ключи высокой, низкой и средней скорости соединенные со счетными входами реверсивного счетчика измерения, сигнализатор грубого неравновесия , связа1 ный с управляющим входом ключа высокой скорости, схему фиксации момента регистрации и блок установки нуля, подключенный к реверсивным счетчикам, отличающееся тем, что, с. целью повышения быстродействия за счет использования для грубого уравновешивания на высокой скорости до Начала регистрации , в него введены блок выдержки времени и ключ регистрации, а сигнализатор грубого неравновесия выполнен в видекомпаратора, подключен ного к информационным входам Б-триг-1 геров, первые выходы которых объеди (Л нены ключевойсхемой, а выходы через ключи, сксплмутировднные с шинами Сложение-вычитание, связаны с R-входами D-триггеров, nJpHчем вход блока выдержки времени подсоединен к выходу сигнализатора грубого неравновесия, другой вход которого соединен с схемой фиксации момента регистрации, а выход ключа ре гистрации подключен к б-входам D-триггеров ,входу ключа средней скорости СП) и шине Пуск распределителя, выход командного триггера связан с уйравлякщим входом ключа низкой скорости.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИК..SU„„1076770 А

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3514383/18-10 (22) 25.11.82 (46) 28.02.84. Бюл.9 8 (72) 3.Ф.Драчук, A.Â.Êîìàðíèöêèé и И.К.Шпунгин (71) Челябинский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного Знамени металлургический завод (53) 681.269(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 815517, кл.G 01 G 23/36, 1979 °

2. Авторское свидетельство СССР

9 974137, кл.G 01 0 23/36, 1981 (прототип). (54)(57) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ВЗВЕШИВАНИЯ ПОДВИЖНЫХ ОБЬЕКТОВ, содержащее реверсивные счетчики нуля и измерения с преобразователями код-напряжение, выходы которых и выход весоизмерительного датчика подсоединены к элементу сравнения, связанному с нуль-органом, выходы которого подключены к шинам "Сложениевычитание" реверсивных счетчиков нуля и измерения, распределитель регистрации с командным триггером, скоммутированный с дешифратором, через который выходы реверсивного счетчика измерения подключены к выходному прибору, генератор и делитель частоты, через ключи высокой, низкой и средней скорости соединенные! со счетными входами реверсивного счетчика измерения, сигнализатор грубого неравновесия, связанный с управляющим входом ключа высокой скорости, схему фиксации момента регистрации и блок установки нуля, подключенный к реверсивным счетчикам, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с. целью повышения быстродействия эа счет использования для грубого уравновешивания на высокой скорости до начала регистрации, в него введены блок выдержки времени и ключ регистрации, а сигнализатор грубого неравновесия выполнен в виде компаратора, подключенного к информационным входам D-триг-Я геров, первые выходы которых обьединены ключевой. схемой, а вторые выходы через ключи, скоммутированные с шинами "Сложение-вычитание", связаны с R-входами D-триггеров, причем вход блока выдержки времени под- Я соединен к выходу сигнализатора грубого неравновесия, другой вход которого соединен с схемой фиксации момента регистрации, а выход ключа регистрации подключ ен к S-входам D-триггеров,входу ключа средней скорости и шине "Пуск" распределителя, выход командного триггера связан с управлякщим входом ключа низкой скорости.

107б770.

Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к устройствам для взвешивания вагонов на ходу в составе поезда.

Известно цифровое весоизмерительное устройство, содержащее тензодатчик и преобразователь код-напряжение, подключенные к входам элемен та сравнения, выход которого подсоединен к нуль-органу, связанному с последовательно соединенными пороговым элементом, триггером, блоком выдержкой времени и с реверсивным счетчиком, выходы которого поразрядно подключены к преобразователю код-напряжение и устройству ввода кода, связанному с интегрирующим счетчиком и ключевой схемой, управляющий вход которой,объединен с входом счетчика числа вводов кода, а выход последнего подсоединен к блоку управления, кроме того, детектор компенсации, триггер синхронизации и

15 ржки времени и детектора компенсации, 25

30 а выход — с входом триггера синхронизации, связанного также с блоком управления, выход триггера синхронизации скоммутирован с управляющим входом ключевой схемы, а вход детектора компенсации подключен к одной из шин "Сложение-вычитание" нуль-органа (1 3.

Однако устройство характеризуется недостаточным быстродействием, вызванным тем обстоятельством, что для получения приемлемого по точности результата в устройстве применен метод интегрирования, т.е. многократного заноса ряда последовательных реализаций кода измерительного реверсивного счетчика в интегрирующий счетчик.

Наиболее близким к предлагаемому

40 по технической сущности является цифровье устройство для взвешивания подвижных объектов, содержащее реверсивные счетчики нуля и измерения с преобразователями код-напряжение, выходы которых и выход весоизмери45 тельного датчика подсоединены к.элементу сравнения, связанному с нульорганом, выходы которого подключены к шинам "Сложение-вычитание" реверсивных счетчиков нуля и измерения, распределитель регистрации с .командным триггером, скоммутированный с дешифратором, через который выходы

55 реверсивного счетчика измерения подключены к выходному прибору, генератор импульсов и делитель частоты, через ключи высокой, средней и низкой скорости соединенные со счетными входами реверсивного счетчика измерения, сигнализатор грубого неравновесия, связанный с управляющим входом ключа высокой скорости, схему фиксации момента регистрации и

65 схему совпадения, причем входы схемы совпадения соединены с выходом выдеблок установки нуля, подключенный к реверсивным счетчикам (2 J.

Недостаток известного устройства заключается в его неудовлетворительном быстродействии.

При наезде-выезде оси срабатывает сигнализатор грубого неравновесия, обнуляя счетчик переходов состояния компенсации, что приводит к заполнению реверсивного счетчика измерения с высокой скоростью. После достижения первого состояния компенсации (равновесия) заполнение реверсивного счетчика измерения продолжается с прежней (высокой) скоростью до нового состояния компенсации (равновесия). Далее следуют два перехода через состояние компенсации со средней скоростью компенсации и три состояния компенсации на низкой скорости заполнения.

Таким образом, измерение в устройстве завершается как бы после многократного "топтания" вокруг состояния равновесия, что удлиняет процесс взвешивания.

Другой недостаток устройства состоит в том, что после перехода на низкую скорость дополнительно возникающий по какой-либо причине разбаланс (меньший, чем порог срабатываГ ния сигналиэатора грубого неравновесия) отслеживается с низкой скоростью, что недопустимо удлиняет процесс взвешивания.

Цель изобретения — повышение быстродействия за счет использования для грубого уравновешивания на высокой скорости до начала регистрации.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровое устройство для взвешивания подвижных объектов, содержащее реверсивные счетчики нуля и,измерения с преобразователями коднапряжение, выходы которых и выход весоизмерительного датчика подсоединены к элементу сравнения, связанному с нуль-органом, выходы которого подключены к шинам, "Сложение-вычитание" реверсивных.счетчиков нуля и измерения, распределитель регистрации с командным триггером, скоммутированный с дешифратором, через который выходы реверсивного счетчика измерения подключены к выходному прибору, генератор импульсов и делитель частоты, через ключи высокой, низкой и средней скорости соединенные со счетными входами реверсивного счетчика измерения, сигналиэатор грубого неравновесия, связанный с управляющим входом ключа высокой скорости, схему фиксации момента регистрации и блок установки нуля, подключенный к реверсивныМ счетчикам, введены блок выдержки времени и ключ регистрации, а сигнализатор грубого неравновесия выполнен в виде компаратора, подклю1076770

5 3 и 4 код-напряжение связанные с элементом 5 сравнения, к входу которого подключен весоиэмерительный датчик 6, 1О

20 тьей декаде, т. е. сотнями. При достижении равновесия на уровне сотен сигналиэатор грубого неравновесия отпус25

40 фиг. 2-4 — принципиальные электрические схемы его элементов. 65 ченного к информационным входам п-триггеров, первые выходы которых объединены ключевой схемой, а вторые выходы через ключи, скоммутированные с шинами "Сложение-вычитание", связаны с R-входами D-триггеров, причем выход блока выдержки времени подсоединен к выходу сигнализатора грубого неравновесия, другой вход которого соединен с схемой фиксации момента регистрации, а выход ключа регистрации подключен к Б-входам D-триггеров, входу ключа средней скорости и шине

"Пуск" распределителя, выход командного триггера связан с управляющим входом ключа низкой скорости.

Быстродействие предлагаемого прибора выше, чем у прототипа, так как при наступлении неравновесия мгновенно открывается ключ высокой скорости и происходит заполнение реверсивного счетчика измерения по трекает, закрывая ключ высокой скорости и разрешая работу блока выдержки времени.

Таким образом, первый выигрыш в скорости работы состоит в том, что предлагаемый прибор не "топчется", подобно прототипу, около состояния равновесия, а достигает его в максимально короткий срок.

Выдержка времени может быть выбрана порядка 0,1 с, чтобы оставшийся после отслеживания на высокой скорости разбаланс (максимально равный примерно 100 ед.) был отслежен на средней скорости (1000 Гц ).

Выдержка названа регулируемой в том смысле, что она может быть увеличена для отслеживания возможных колебаний.

Отслеживание на средней скорости продолжается вплоть до начала регистрации.

Второй выигрыш состоит в том,что небольшие дополнительные раэбалансы, возникающие по разным причинам, также отслеживаются со средней скоростью, а не с низкой, как у прототипа.

Наконец, третий выигрыш заключается в том, что отслеживание на низкой скорости, необходимое для точноro измерения, производится на первом такте собственно распределителя регистрации от команды "Пуск" до срабатывания командного триггера (т.е. до команды "Начало регистрации").

Таким образом, для отслеживания на низкой скорости используется не время измерения, а время регистрации, которое ранее расходовалось непроизводительно.

На фиг.1 приведена блок-схема предлагаемого цифрового устройствами на

Автоматическое цифровое устройство для взвешивания подвижных объектов (фиг.1) содержит реверсивный счетчик 1 нуля и реверсивный счетчик

2 измерения, через преобразователи а к выходу — нуль-орган 7, выходы которого являются. шинами "Сложениевычитание" реверсивных счетчиков 1 и 2. Блок 8 установки нуля соединен со счетным входом реверсивного счетчика 1 нуля и с шиной "Сброс" реверсивного счетчика 2 измерения.

Код реверсивного счетчика 2 и символы операций по сигналам распределителя 9 регистрации через дешифратор

10 передаются выходному прибору 11, в качестве которого могут быть применены различные устройства - цифро печатающая машинка, вычислительная машина и др.

К выходу элемента 5 сравнения подключен сигнализатор 12 грубого неравновесия. (соединение иа фиг.1 показа-., но буквой A).Сигналиэатор 12 содержит компаратор 13, D-триггер 14, D-триггер 15 и ключевую схему 16. На С-входы П-триггеров 14 и 15 поданы сдвинутые на 180 синхроимпульсы. !

Выход ключевой схемы 16 поступает на ключ 17 высокой скорости,,подсоединенный, например, к третьей декаде реверсивного счетчика 2 измерения, и на вход "Сброс" блока 18 выдержки времени. Другие выходы триггеров 14 и 15 связаны с их R-входами через ключи 19 и 20, управляемые сигналами

"Сложение" и "Вычитание" и подключенными к выходу нуль-органа 7.

Выход блока 18 вместе с выходом схемь 21 фиксации момента регистрации связаны с входами ключа 22 регистрации, выход которого подсоединен к

s-входам D-триггера 14 и 15, к шиве

"Пуск" распределителя 9 и к входу ключа 23 средней скорости.

На другой вход ключа 23 средней скорости подан выход генератора 24 импульсов, связанного с делителем

25 частоты.

Выходы ключа 23 средней скорости, делителя 25 частоты и командного триггера 26 соединены через ключ 27 низкой скорости со счетным входом младшей декады реверсивного счетчика 2 измерения. Выход ключа 27 связан также с входом ключа 17.

Схема 21 фиксации момента регистрации содержит логическую схему 28 и триггер 29 памяти.

Исполнение логической схемы 28 может быть различным в зависимости от решаемой технической задачи и степени автоматизации измерения, например в варианте, представленном на фиг.2, логическая схема 28 содержит

1076770 счетчики 30 и 31 наезжающих и выезжающих осей, схему 32 совпадения и задатчик 33 осей.

В этом случае логическая схема 28 управляется выходами Н (наезд) D-триггера 14 и В (выезд) и-триггера 15. 5

Могут быть и другие варианты исполнения логической схемы 28 с привлечением других датчиков (датчик нуля, датчик локомотива и пр.).

Некоторые сигналы (символы опе- 10 раций, гашение, регистрация итога/ . логической схемы 28 воздействуют непосредственно на выходной прибор 11 (на фиг.1 показано связью с индексом

К). 15

Электрическая схема компаратора

13 приведена на фиг.3 (вариант). Компаратор 13 выполнен на операционном усилителе 34.

Блок 18 выдержки времени (фиг.4) содержит мультивибратор 35, ключ 36, выход которого подсоединен к счетному входу счетчика 37. Выход счетчика

37 подсоединен к входам ключа 36 и ключа 22.регистрации. На шину R (" Сброс" ) счетчика 37 подсоединен выход ключевой схемы 16 °

Пифровое устройство для взвешивания подвижных объектов работает следующим образом.

При установке на объект произво- 30 дят вручную или автоматически установку нуля устройства. При этом срабатывает блок 8 установки нуля, об40

65 нуляется по шине "Сброс" реверсивный счетчик 2 измерения, а реверсивный счетчик 1 нуля наполняется импульсами генератора 24 (связь показана на фиг.1 стрелками с буквой И) до достижения равновесия, после чего счет останавливают. устройство готово к работе.

При наезде или выезде любой оси подвижного объекта срабатывает компаратор 13 и один иэ триггеров 14 или 15, в результате чего на выходе ключевой схемы 16 появляется единичный сигнал, который производит начальную установку (сброс) блока 18 и разрешает прохождение импульсов генератора 24 через ключи 23,27-и 17 на вход третьей декады реверсивного счетчика 2 измерения. !

При срабатывании триггера 14 (или триггера 15) сигнал с его выхода через ключ 19 (ключ 20) поступает на

R-вход триггера 14 (триггера 15) и удерживает последний в сработанном состоянии до компенсации на уровне сотен, так как управляющие входы ключей 19 и 20 скомаутированы с шинами "Сложение" и, "Вычитание" °

Поэтому хотя при компенсации возникшего вследствие наезда,(или выезда) оси разбаланса до уровня порога компаратора 13 последний отпускает, 35

55 триггер 14 (триггер 15) продолжает удерживаться.

При достижении равновесия на уровне сотен, т.е. до величины примерно

100 ед. шкалы, триггер 14 (триггер

15) возвращается в исходное состояние, а ключ 17 закрывается.

Такое выполнение сигнализатора 12 позволяет компенсировать практически весь разбаланс с высокой скоростью, что повышает быстродействие прибора и устраняет ложные срабатывания сигналиэатора 12, неизбежные при малых порогах срабатывания.

Импульсы генератора 24 частотой

1000 Гц через ключи 23 и 27 продолжают поступать на вход первой декады реверсивного счетчика 2 измерения, что обеспечивает полную компенсацию разбаланса со средней скоростью.

Компенсация с частотой 1000 Гц осуществляется постоянно и в дальнейшем, если нет сигнала регистрации, что обеспечивает повышенно быстродействие устройства при небольших разбалансах, возникающих по разным причинам.

При поступлении с выхода логической схемы 28 команды на регистрацию результата возбуждается триггер 29 памяти, подавая разрешающий сигнал на вход ключа 22 регистрации.

Если в это время идет компенсация с высокой скоростью, то с выхода ключевой схемы 16 íà R-вход (сброс) счетчика 37 (фиг.4) поступает сигнал, обнуляющий счетчик 37. По окончании компенсации с высокой скоростью начинает работать блок 18, так как обнуляющий сигнал с R-входа счетчика

37 снимается. Импульсы мультивибратора 35 через ключ 36 поступают на счетный вход счетчика 37. После набора счетчиком 37 заданного кода (например, "4" или "8") ключ 36 закрывается, прекращая дальнейшее поступление импульсов мультивибратора

35 в счетчик 37, а на ключ 22 регистрации поступает разрешающий сигнал.

Ключ 22, срабатывая, фиксирует триггеры 14 и 15 по я-входам, запирает ключ 23 средней скорости и запускает распределитель 9 регистрации.

В течение первого такта работы распределителя 9 импульсы генератора

24 поступают на вход реверсивного счетчика 2 через делитель 25 частоты и ключ 27 низкой скорости (частота заполнения 125 Гц), что обеспечивает сглаживание высокочастотных помех.

Таким образом, существуют три скорости заполнения реверсивного счетчика 2. Высокая скорость (1000 Гц по третьей декаде, что эквивалентно

100 кГц цо первой декаде) существует от момента срабатывания до момента отпускания триггеров 14 и 15 ° Сред1076770. няя скорость (1000 Гц по первой декаде) существует в течение времени, опрецеляемого блоком 18.

Низкая скорость (125 Гц по первой декаде) существует в течение первого такта работы распределителя 9 5

Регистрация результата проходит следующим образом.

После получения команды "Пуск" на выходах распределителя 9 поочередно появляются сигналы. Сигналом с вы- о хода а (" Начало регистрации" ) возбуждается командный триггер 26, запирающий ключ 27 низкой скорости и прекращающий заполнение реверсивного счетчика 2 ° От момента подачи команды "Пуск" до появления сигнала на выходе a (" Начало регистрации") реверсивный счетчик 2 заполняется импульсами генератора 24 через цифровой фильтр 25 и ключ 27 низкой скорости.

В прототипе это время расходовалось непроизводительно.

На следующих тактах распределителя 9 сигналами с выходов В через де1 шиФратор 10 код реверсивного счетчика 2 передается выходному устройству

11, где и регистрируется.

Благодаря работе схемы 21 фиксации момента регистрации (фиг.2) происходит автоматическая регистрация кода реверсивного счетчика 2 в нужный момент времени.

Пусть на весовой платформе взвешиваются четырехосные вагоны. Задатчик 33 осей устанавливается при этом в такое положение, что на схему 32

) .совпадения поступают выходы ("4") счетчиков 30 и 31 наезжающих и выезжающих осей.

Очевидно, момент взвешивания в данном случае наступает всякий раэ, когда коды счетчиков 30 и 31 совпадают, т.е. на весовую платформу наехало четыре новых оси, а четыре прежних выехали.

Таким образом, технико-экономическая эФФективность предлагаемого устройства обусловливается повьиаенной скоростью измерения.

1076770

ВНИКПИ Заказ 732/39 Тиюаж 610 Пошжсное юююмавюав» анаеююююююав ЮЮВ ЮЮВ ФЮ Ю Ю

Филиав ШШ "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4