Силоизмерительное устройство

 

Изобретение м.б. использовано при построении как измерителей силы, так и весов уравновешивающего преобразователя . Цель изобретения - повышение точности и быстродействия. Под воздействием измеряемой силы силовводящий элемент 1 смещается от исходного положения. На выходе 26 датчика 3 некомпенсации появляется напряжение, пропорциональное величине отклонения силовводящего элемента 1, а на выходе 27 появляется потенциал, обеспечивающий установку триггеров 8 и 9 в нулевое состояние. Счетчик 16 импульсов переводится в режим слежения, а импульсы с выхода преобразователя 4 через формирователь 20 задержанного импульса и схему И 18 проходит на вход счетчика 16 импульсов. После подхода подвижной части обратного магнитоэлектрического преобразователя 2 к положению равновесия неравнозначность состояний триггеров 8 и 9 обеспечивает формирование сигнала запрета для прохождения импульсов с выхода формирователя 20 задержанного импульса через схему И 18 на счетный вход счетчика 16 импульсов. Смена состояний триггера 9 обеспечивает колебательньй режим движения подвижной части обратного магнитоэлектрического преобразователя 2 около положения равновесия без изменения суммы в счетчике 16 импульсов. 3 ил. о (Л 00 -J .Й1 о OD «55

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) + (11) (5и 4 С 01 L 1/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (;Фие /

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4113192/24-10 (22) 18.06.86 (46) 15.02.88. Бюл. У 6 (71) Научно-исследовательский и проектный институт по комплексной автоматизации нефтяной и химической промышленности (72) Г.Р,Круль (53) 531.781(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1087783, кл. G 01 L 1/08, 1983.

Авторское свидетельство СССР к- 979899, кл. G 01 L 1/08, 198 1. (54) СИЛОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение м.б. использовано при построении как измерителей силы, так и весов уравновешивающего преобразователя. Цель изобретения — повышение точности и быстродействия. Под воздействием измеряемой силы силовводящий элемент 1 смещается от исходного положения. На выходе 26 датчика 3 некомпенсации появляется напряжение, пропорциональное величине отклонения силовводящего элемента 1, а на выходе 27 появляется потенциал, обеспечивающий установку триггеров 8 и 9 в нулевое состояние. Счетчик 16 импульсов переводится в режим слежения, а импульсы с выхода преобразователя 4 через формирователь 20 задержанного импульса и схему И 18 проходит на вход счетчика 16 импульсов. После подхода подвижной части обратного магнитоэлектрического преобразователя 2 к положению равновесия неравнозначность состояний триггеров 8 и 9 обеспечивает формирование сигнала запрета для прохождения импульсов с выхода. формирователя 20 задержанного импульса через схему И 18 на счетный вход счетчика 16 импульсов ° Смена состояний триггера 9 обеспечивает колебательный режим движения подвижной части обратного магнитоэлектрического преобразователя 2 около положения равновесия без изменения суммы в счетчике 16 импульсов. 3 ил.

1 137406

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении как измерителей силы, так и весов уравновешивающего преобразования.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия.

На фиг. 1 представлена .блок-схема устройства; на фиг. 2 и 3 — временные 10 диаграммы импульсов.

Силоизмерительное устройство содержит силовводящий элемент 1, связанный с магнитоэлектрическим обратным преобразователем 2 и датчиком 3 некомпенсации, к выходу которого подключен преобразователь 4 напряжение— частота, ключ 5, блок 6 задержки, триггеры 7 — 9, блок 10 сравнения кодов, источник 11 опорного напряжения, 20 соединенный через ключ 5, фильтр. 12 и формирователь 13 тока с обмоткой 14 обратного магнитоэлектрического преобразователя 2, счетчик 15 импульсов и реверсивный счетчик 16 импульсов, 25 разрядные входы которых соединены с соответствующими входами блока 10 сравнения кодов, выход которого через блок 6 задержки подключен к счетному входу триггера 7, выход которого под- ЗО ключен к управляющему входу ключа 5, генератор 17 импульсов, подключенный к входу счетчика 15 импульсов, старший разрядный выход которого соединен с установочным входом триггера 7, схему И 18, схему ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19, подключенную выходом к одному входу схемы И 18, и формирователь 20 задержанного импульса, при этом датчик

3 некомпенсации снабжен вторым выхо- 40 дом (дискретным в отличие от первого - аналогового), подключенным к установочным входам триггеров 8 и 9, синхронизирующие входы которых подключены к выходу преобразователя 4 напряжение — частота и через формирователь 20 задержанного импульса — к второму входу схемы И 18, выход которой подключен к счетному входу реверсивного счетчика 16 импульсов, управ- 0 ляющий вход которого подключен к прямому выходу триггера 8, инверсный выход которого подключен к первому входу схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕГО ИЛИ 19, а управляющии вход K второму входу 55 схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19 и к прямому выходу триггера 9.

Блок 6 задержки включает в себя счетчик 21 импульсов, схему ИЛИ 22, 6 2 схему И 23, схему ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 24 и ключ 25, выход которого подключен к одному входу схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

24, подключенной выходом к счетному входу счетчика 1 импульсов, а вторым входом — к одному входу схемы

ИЛИ 22, второй вход которой подключен к младшему разряду счетчика 21 импульсов, старший разряд которого подключен к одному входу схемы И 23, подключенной вторым входом к выходу схемы ИЛИ 22, а выходом — к первому входу ключа 25. При этом установочный вход счетчика 21 импульсов подключен к выходу блока 10 сравнения кодов, выход схемы И 23 подключен к счетному входу триггера 7, второй вход схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 24 подключенный к прямому выходу триггера 9, а второй вход ключа 25 — к выходу генератора 17 импульсов.

Формирователь 20 задержанного импульса выполнен в виде дифференцирующего формирователя, формирующего импульс на выходе по заднему фронту входного импульса.

Схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19 и 24 вырабатывают нулевой сигнал на выходе при наличии на обоих входах нулевых или единичных сигналов..

Силоизмерительное устройство работает следующим образом.

Под воздействием измеряемой силы

Р силовводящий элемент 1 смещается от исходного положения. При этом на аналоговом выходе 26 датчика 3 некомпенсации появляется напряжение, пропорциональное величине отклонения силовводящего элемента 1, а на дискретном выходе 27 датчика 3 некомпенсации появляется потенциал, обеспечивающий установку триггеров 8 и 9 в нулевое состояние. При этом выходной сигнал триггера 8 переводит реверсивный счетчик 16 импульсов в режим слежения, а импульсы с выхода преобразователя 4 напряжение — частота через формирователь 20 задержанного импульса и схему И 18 проходит на счетный вход реверсивного счетчика 16 импульсов, формирователь 20 задержанного импульса формирует импульс по заднему фронту импульса с выхода пребразователя 4 напряжение — частота.

Непрерывное поступление .импульсов большой частоты с выхода генератора 17 импульсов на счетчик 15 им3 13740 пульсов обеспечивает формирование последовательности импульсов на выход счетчика 15 (импульсы переполнения) и с выхода блока 10 сравнения кодов в момент равенства сумм в счетчиках

15 и 16. Поступление этих импульсов на триггер 7 обеспечивает формирование последовательности импульсов, период следования которых определяет- 1р ся периодом следования импульсов с выхода счетчика 15, а длительность— интервалом времени между импульсами с выходов счетчика 15 и блока 10 сравнения кодов, т.е. пропорциональна сумме в реверсивном счетчике 16.

На время длительности сформированного импульса открывается ключ 5, обеспечивающий подключение источника 11 образцового напряжения к входу фильт- 20 ра 12, выделяющего постоянную составляющую напряжения, преобразуемую формирователем 13 в ток, подаваемый в обмотку 14 обратного магнитоэлектрического преобразователя 2. По мере 25 роста. суммы в реверсивном счетчике 16 импульсов и возрастания тока, протекающего в обмотке 14, увеличивается компенсирующее усилие, которое приводит силовводящий элемент 1 к исход- Зр ному положению.

Блок 6 задержки осуществляет сдвиг во времени импульса с выхода блока 10 сравнения кодов, обеспечивая формирование импульса на выходе триггера 7 при нулевой сумме в реверсивном счетчике 16 импульсов, а длительность этого импульса пропорциональна объему счетчика 21 импульсов.

Формирование блоком 6 задержки начального импульса позволяет исключить погрешности нелинейности, обусловленные немгновенностью процесса формирования фронтов импульса напряжения, подаваемого на вход фильтра 45

12, а также частично компенсировать силу тяжести подвижной части обратного магнитоэлектрического преобразователя 2.

Таким образом, при изменении длительности t в пределах 0-Т общее

Ll изменение времени может быть в пределах дс А=(1;2) Т. Это приводит к

5р изменению длительности импульса, сформированного триггером 7, соответствующего изменению суммы в реверсивном счетчике 16 импульсов в пределах

1-2 ед, тогда как сумма в реверсив55 ном счетчике 16 импульсов остается неизменной.

Работа блока 6 задержки заключается в следующем.

При поступлении импульса с выхода блока 10 сравнения кодов. счетчик 21 устанавливается в нулевое состояние.

При этом схема И 23 своим выходныл сигналом открывает ключ 25, через который импульсы с выхода генератора 17 проходят на вход счетчика 21

66

4 через схему ИСКЛОЧА10ЩЕЕ ИЛИ 24, используемый как управляемый инвертор.

При установке старшего разряда счетчика 21 в состояние "1" при наличии "1" на выходе схемы ИЛИ 22, схема И 23 закрывает ключ 25. Изменение выходного сигнала схемы И 23 обеспечивает формирование импульса, поступающего на счетный вход триггера 7.

Сигнал "1" на выходе схемы ИЛИ 23 формируется при состоянии "1 триггера 9 или младшего разряда счетчика 21 импульсов.

Подача счетных импульсов на счетчик 21 через схему 24 ИСКЛЮЧЛЮЩЕЕ

ИЛИ обеспечивает возможность изменения времени задержки в зависимости от скважности импульсов на выходе генератора 17 (в пределах от одного до двух периодов).

На фиг. 2 показано формирование. времени задержки в зависимости от состояния триггера 9.

На импульсный вход 28 блока 6 задержки поступают импульсы (фиг.2а) с выхода генератора 17 с периодом Т и длительностью tö. После прихода импульса (фиг. 2б) с выхода блока 10 сравнения кодов и при состоянии "f" триггера 9 (фиг ° 2в) счетчик 21 импульсов осуществляет подсчет импуль— сов по переднему фронту, формируя импульс на выходе схемы И 23 и выходе ,29 блока 6 задержки, длительность

I . которого равна е,. =(И-1) Т (фиг.2г) .

После прихода импульса (фиг,2д) с выхода блока 10 сравнения кодов и при нулевом состоянии триггера 9 (фиг. 2е) счетчик 28 импульсов осуществляет подсчет импульсов по заднему фронту, формируя импульс на выходе схемы И 23 и выходе 29 блока 6 задержки, длительность которого равна

t>0 A=N T+tu °

При этом ток Е„, протекающий по обмотке 14 обратного магнитоэлектри1374066 ческого преобразователя 2, определяется из выражения

„ы, +(и., -")+f (ò ) 1л

5 где К вЂ” коэффициент преобразования формирователя 13 тока;

U — напряжение источника 11 споро ного напряжения;

N — сумма в реверсивном счетчике 16 импульсов;

Ny — объем счетчика 21 импульсов;

N, — объем счетчика 15 импульсов;

f(T ) — слагаемое либо О, либо (1-:2)Т в зависимости от. состояния триггера 9.

Если компенсирующее усилие меньше измеряемого, на выходе 2? датчика 3 некомпенсации присутствует сигнал, обеспечивающий сброс в нуль тригге- 2О ров 8 и 9.

Выходной сигнал триггера 8 обеспечивает суммирующий режим работы реверсивного счетчика 16 импульсов, а выходной сигнал схемы 19 ИСКЛЮЧАЮ- 25

ЩЕЕ ИЛИ обеспечивает прохождение импульсов с выхода формирователя 20, задержанного импульса через схему И

18 на счетный вход реверсивного счетчика 16 импульсов. Выходной сигнал триггера 9 обеспечивает формирование задержки блоком 6, пропорциональный объем Nä, счетчика 21 импульсов:

В момент перехода подвижной частью

35 обратного магнитоэлектрического преобразователя 2 положения равновесия (фиг. 3а, точка ж) сигнал на выходе 27 датчика 3 некомпенсации прерывается (фиг. Зб), Передним фронтом 4О последующего импульса с выхода преобразователя 4 напряжение — частота триггер 9 устанавливается в состояние.

"1" (фиг. Зв), переводя блок 6 задержки в режим задержки, определен- 45 ный временем задержки (N, -1) T.

Подвижная часть обратного магнитоэлектрического преобразователя 2 начинает обратное движение к положению равновесия и в момент вторичного прохождения положения равновесия (фиг. 3а, точка з) вновь появляющийся сигнал на выходе 27 датчика 3 некомпенсации сбрасывает триггер 9 в состояние "О", вновь увеличивается время задержки,,55 и процесс повторяется.

Если вначале измеряемое усилие меньше компенсирующего, триггеры 8 и 9 находятся в состоянии "1". Выходной сигнал триггера 8 обеспечивает вычитающий режим работы реверсивного счетчика 16 импульсов, а выходной сигнал схемы 19 ИСКЛ10ЧА10ЩЕЕ ИЛИ обеспечивает прохождение импульсов с вы" хода формирователя 2 задержанного импульса через схему,И 18 на счетный вход реверсивного счетчика 16 импульсов. Блок 6 задержки формирует задержку определяемую как (N T)+t .

После прохождения подвижной частью обратного магнитоэлектрического преобразователя 2 положения равновесия (фиг. За, точка к) повторяется процесс после точки з.

Таким образом, после подхода подвижной части обратного магнитоэлектрического преобразователя 2 к положению равновесия, неравнозначность состояний триггеров 8 и 9 обеспечивает формирование сигнала запрета для прохождения импульсов с выхода формирователя 20 задержанного импульса через схему И 18 на счетный вход реверсивного счетчика 16 импульсов, а смена состояний триггера 9 обеспечивает колебательный режим движения подвижной части обратного магнитоэлектрического преобразователя 2 около положения равновесия без изменения сум мы в реверсивном счетчике 16 им.пульсов.

Формула изобретения

Силоизмерительное устройство, содержащее силовводящий элемент, связанный с магнитоэлектрическим обратным преобразователем и датчиком не компенсации, к выходу которого подключен преобразователь напряжение— частота, ключ, блок задержки, триг+ гер, блок сравнения кодов, источник опорного напряжения, соединенный через ключ с обмоткой магнитоэлектрического обратного преобразователя, счетчик импульсов и реверсивный счетчик импульсов, разрядные входы которых соединены с соответствующими входами блока сравнения кодов, выход которого через блок задержки подключен к счетному входу триггера, выход которого подключен к управляющему входу ключа, и генератор импульсов, подключенный к входу счетчика, старший разрядный выход которого соединен с установочным входом триггера, отличающееся тем, что, 1374066 с целью повышения точности и быстродействия, в него введены схема И, схема ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, подключенная выходом к одному входу схемы И, два дополнительных триггера и формирователь задержанного импульса, при этом датчик некомпенсации снабжен вторым выходом, подключенным к установочным входам дополнительных триггеров, синхронизирующие входы которых подключены к выходу преобразователя напряжение — частота и через формирователь задержанного импульса — к второму входу схемы И, выход которой подключен к счетному входу реверсивного счетчика импульсов, управляющий вход которого подключен к одному выходу первого дополнительного триггера, другой выход которого подключен к первому входу схемы ИСКЛ10ЧА10ЩЕЕ

ИЛИ, а управляющий вход — к второму входу схемы ИСКЛ10ЧАЮЩЕЕ ИЛИ и выходу второго дополнительного триггера, причем блок задержки состоит из счетчика импульсов схемы ИЛИ, схемы И, схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и ключа, выход которого подключен к одному входу схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, подключенной выходом к счетному входу счетчика импульсов, а вторым входом — к одному входу схемы ИЛИ, второй вход которой подключен к младшему разряду счетчика импульсов, старший разряд которого подключен к одному входу схемы И, подключенной вторым входом к выходу схемы ИЛИ, а выходом — к первому вхо— ду ключа, причем установочный вход счетчика импульсов блока задержки подключен к выходу блока сравнения кодов, выход схемы И блока задержки подключен к счетному входу триггера, второй вход схемы ИСКЛЮЧА10ЩЕЕ ИЛИ блока задержки подключен к выходу второго дополнительного триггера, а второй вход ключа блока задержки подключен к выходу генератора импульсов.

1374066

x(t) и(ф)

И(6) фиг. У

Составитель А.Амаханов

Редактор M.ÖHYêèíà Техред А.Кравчук Корректор И.Муска

Заказ 563/37 Тираж 847 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4