Весоизмерительное устройство

 

Изобретение может быть использовано для взвешивания грузов в условиях динамических помех , в частности, в фасовочных или разбраковочных автоматах, обладает простотой конструкции и имеет высокую точность. Устройство содержит последовательно соединенные тензодатчик 1, фильтр низкой частоты (ФНЧ) 13 и измерительный прибор 12. ФНЧ 13 выполнен на базе операционного усилителя 6, неинвертирующий вход которого через первый резистор 3 связан с выходом усилителя 6. Выход операционного усилителя 6 через второй резистор 4 связан со входом повторителя 11 и первым выводом первого конденсатора 9, второй вывод которого соединен с общей точкой устройства. Выход повторителя 11, являющийся и выходом ФНЧ 13, через третий резистор 5 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 6. Между выходом операционного усилителя 6 и его инвертирующим входом включен второй конденсатор 10. Для ускорения переходных процессов ФНЧ 13, возникающих при операциях наложения-снятия груза на тензодатчик 1, неинвертирующий вход операционного усилителя 6 и вход повторителя 11 соединены между собой через два встречно-параллельно включенных нелинейных элемента 7 и 8. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1508101

<511 4 б О1 б 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4162707/24-10 (22) 15.12.86 (46) 15.09.89. Бюл. № 34 (71) Киевское производственное объединение «Веда» (72) В. N. Скалевой, А. Г. Струнин, М. Г. Фельдман, В. П. Осадчий и В. И. Очеретяный (53) 681.269 (088.8) (56) П а тент С Ш А № 3709309, кл. G Ol G 13/14, 1973.

Патент ФРГ, кл. 42 f 25/02, 1967. (54) ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙ

СТВО (57) Изобретение может быть использовано для взвешивания грузов в условиях динамических помех, в частности в фасовочных или разбраковочных автоматах, обладает простотой конструкции и имеет высокую точность. Устройство содержит последовательно соединенные тензодатчик 1, фильтр низкой частоты (ФНЧ) 13 и изме2 рительный прибор 12. ФНЧ 13 выполнен на базе операционного усилителя 6, неинвертирующий вход которого через первый резистор 3 связан с выходом усилителя 6.

Выход операционного усилителя 6 через второй резистор 4 связан со входом повторителя 11 и первым выводом первого конденсатора 9, второй вывод которого «оедннсн с общей точкой устройства. Выход повторителя 11, являющийся и выходом ФНЧ

13, через третий резистор 5 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 6. Между выходом операционного усилителя 6 и его инвертирующим входом включен второй конденсатор IO. Для ускорения переходных процессов ФНЧ 13, возникающих при операциях наложения-снятия груза на тензодатчик 1, неинвертирующий вход операционного усилителя 6 и вход повторителя 11 соединены между собой через два встречно-параллельно включенных нелинейных элемента 7 и 8. 2 ил.

1508101 рационного усилителя 6, т. е. Т„= —.

2л(лн

Тогда подавление динамических помех в

15 основном обеспечивает RC-фильтр, выполненный на резисторе 4 и конденсаторе 9, т. е. Тр))Т, и амплитудно-частотная характеристика ФНЧ 13 может быть приблизительно выражена формулой

20 0 " =. тт+ — -г

25 Определим коэффициент передачи ФНЧ

13 по постоянному току, для чего в формуле (1) подставим S=O:

KoK4K|

И/ (0) = 1+К.КФК

Операционный усилитель и повторитель

11 могут быть выполнены на базе операционных усилителей К 140 УД7 и др.

Устройство работает следующим образом.

В установившемся состоянии сигнал разбаланса тензодатчика 1, пропорциональный усилию Р. от находящегося на нем груза, усиливается усилителем 2 и поступает на вход ФНЧ13. Отфильтрованное напряжение с выхода ФНЧ 13 поступает в измерительный прибор 12 (например аналого-цифровой преобразователь), где осуществляется измерение напряжения, и тем самым измере- 40 ние веса груза на тензодатчике 1. При этом напряжение UiiI нелинейных элементов

7 и 8 выбирается из условия Ыр) У., где

U.: — амплитуда динамической помехи на выходе усилителя 2. Таким образом, в установившемся состоянии нелинейные элементы 4

6 и 7 находятся в непроводящем состоянии. Тогда передаточная функция ФНЧ

13, представляющего собой звено второго порядка, определяется по формуле

К КфК 50

К Т„ТфБ + (К"T„+ I I,S+ где Т,,= Р5 (:10

ТI =R4. С9

Изобретение относится к весоизмерительпой технике и может использоваться для быстрого взвешивания грузов в условиях динамических помех, например в фасовочIIhIx и разбраковочных автоматах.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение его точности.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фи г. 2 — вол ьтамперная характеристика.

Устройство содержит тензодатчик 1, усилитель 2, первый 3, второй 4 и третий 5 резисторы, операционный усилитель 6, первый 7 и второй 8 нелинейные элементы, первый 9 и второй 0 конденсаторы, повторитель Il, измерительный прибор 12. Элементы 3 — 11 составляют схему ФНЧ 13.

На фиг. 2 изображены вольт-амперные характеристики нелинейных элементов 7 и 8, причем нелинейному элементу 7 соответствует характеристика 1, а нелинейному элементу 8 — характеристика 2. Напряжение UIIp — величина пробойного напряжения нелинейного элемента. В качестве нелинейного элемента могут быть применены обычные выпрямительные диоды, например Д 220, причем если требуемая величина U больше пробивного напряжения диода, то последние могут быть соединены несколько штук последовательно. постони на я времени интегратора, выполненного на опсрашннпгом усилителе

6, кон шнсаторе 10 и рес ре постоянная времени RCфильтра, выполненного на

4 резисторе 4 и конденсато ре 9;

К„, Кф, К вЂ” коэффициенты передачи по постоянному току соответственно операционного усилителя 6, RC-фильтра и повторителя 11;

S — комплексная переменная.

Выберем величину Т„из условия обеспечения отсутствия усиления низшей частоты динамической помехи f на выходе опегде ь — круговая частота динамических помех.

Из формулы (2) видно, что изменение значения Кф, вызванное температурными изменениями токов утечки конденсатора 9, и величины резистора 4, в (1+К.К ) раз ослабляется схемой ФНЧ 13. Учитывая, что значение К. современных операционных усилителей находится в пределах 10 величина

W(0)= l сохраняется с высокой степенью точности в широком температурном диапазоне с RC-элементами обычного исполнения.

Для согласования высокоомного выхода RCфильтра со входом измерительного прибора

12 служит повторитель 11.

Рассмотрим работу устройства в переходном режиме, т. е. при операциях наложения — снятия груза на тензодатчике 1.

Допустим, что в исходном состоянии тензодатчик 1 разгружен. Тогда на выходе усилителя 2, на конденсаторе 9 и выходе повторителя 11 напряжение равно нулю.

При наложении груза, создающего усилия

P на тензодатчик 1, на выходе усилителя 2 устанавливается напряжение Uo.

Если U )0 р, то нелинейный элемент 7 окажется открытым и конденсатор 9 начнет заряжаться через резистор 3 и нелинейный элемент 7. Сопротивление резистора 3 выбирают из расчета исключения перегрузки усилителя 2 по току. Таким образом, R «R< и на конденсаторе 9 практически мгновенно установится напряжение

U„=U„— UnI

1508101

Форл1 ула изобретения

tó= Тф(п-- —

U (3) СOCT BB II T(. М. Жуков

Тскрел И. Верес Корректор Н. Борисова

Тираж 660 11олии снос

Рслактор Н. Горват

3аказ 5532145

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 45

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, у.i. Гагарина, 101

Затем нелинейный элемент 7 закрывается и заряд конденсатора 9 продолжается через резистор 4 с постоянной времени Тф.

Аналогично при разгрузке тензодатчика через нелинейный элемент 8 происходит мгновенный разряд конденсатора 9 до величины

Unp, затем разряд продолжается через резистор 4 с постоянной времени Тф.

Таким образом в данном устройстве происходит ускорение переходного процесса при операциях наложения — снятия груза на время ty, определяемое по формуле

Предлагаемое устройство выгодно отличается от аналогов, использующих обычные RC-фильтры, за счет ускорения переходного процесса при операциях наложения-снятия груза. Как видно из формулы (3), максимальный выигрыш времени происходит для грузов, равных наибольшему пределу взвешивания устройства (т. е. для

U(,макс) 1 . Е. ДЛЯ СаМЫХ ДЛИТЕЛЬНЫХ ПЕРЕХОД ных процессов. Так, для предлагаемого устройства с параметрами Тф=0,3; Unp=0,5В;

U.=10В переходный процесс с точностью

0,1о заканчивается за 0 6 с, тогда как для обычного RC-фильтра — 1,5 с.

Весоиз мерительное устройство, содерж ащее тензодатчик, усилитель, вход которого соединен с выходом тензодатчика, первый и второй резисторы, первый конденсатор и измерительный прибор, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения точности, в него введены второй конденсатор, третий резистор, операционный усилитель, первый и второй нелинейные элементы и повторитель, при этом выход повторителя соединен со входом измерительного прибора, а через третий резистор — с инвертирующим входом операционного усилителя и с первым выводом второго конденсатора, второй вывод которого связан с выходом операционного усилителя и через второй резистор — с входом повторителя, первым выводом первого конденсатора, закрытым входом первого нелинейного элемен20 та и открытым входом второго нелинейного элемента, закрытый вход которого подключен к открытому входу первого нелинейного элемента и неинвертирующему входу операционного усилителя, а через первый резистор соеди нены с выходом ус илител я, причем второй вывод первого конденсатора соединен с общей шиной.