Способ измерения массы груза

 

Сущность изобретения: после нагружения весов производят последовательные измерения сигнала датчика веса через заданные интервалы времени, результаты запоминают, причем первое измерение производят в момент достижения измеряемой величиной экстремального значения, а интервалы двух последующих измерений задают относительно момента первого измерения , массу груза определяют путем вычисления , иопользуя результаты трех измерений, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (l() (s1)s 6 01 G 23/36

gl 53 -:.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, .Ьь. ( (ь) (21) 4844101/10 (22) 17.05.90 (46) 23.06,92, Бюл. ¹ 23 (71) 4непродзержинский индустриальный институт им, М.И. Арсеничева (72) Г.С, Пилипенко (53) 681,269(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1164558, кл. G 01 G 23/37, 1985.

Авторское свидетельство СССР

N 972245,,кл. G 01 6 23/36, 1981. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАССЫ ГРУЗА

Изсбретение относится к весоизмерительной техн1«е и может быть использовано для взвешивания грузов на кранах, судах и других подвижных объектах, Характерной особенностью измерений массы в таких условиях является наложение низкочастотной динамической помехи на измеряемую величину, в связи с чем мгновенное значение ее определяется выражением

Q (t) = Оа + 0111 Sin Q t, (1) где 00 — действительное значение массы груза, кг;

Qm — амплитудное значение динамической помехи, кг;

Q — круговая частота изменения помехи, с

t — момент измерения, с.

Известен способ измерения массы груза в условия-помех,,основанный на уменьшении влияния помех на результат измерения путем фильтрации помех. (57) Сущность изобретения: после нагружения весов производят последовательные измерения сигнала датчика веса через заданные интервалы времени, результаты запоминают, причем первое измерение производят в момент достижения измеряемой величиной экстремального значения, а интервалы двух последующих измерений задают относительно момента первого измерения, массу груза определяют путем вычисления, и .ïîëüçóÿ результаты трех измерений, 2 ил.

N3B8::TIIblh способ не обесг1ечиьает HB обходимой точности измерения при ограниченном времени измерения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ измерения массы. реализованный в весоизмерительном устройстве. В этом способе после нагружения весов производят последовательные измерения сигнала датчика веса через заданные интервалы времени, результаты измерений запоминают, а затем производя1 вычисление массы груза, Недостатком этого способа slBll Betñÿ большая длительность процесса измерения, равна целому числу периодов помехи, и связанные с этим большие потери измерительной информации.

Этот недостаток имеет особое значение, например, для крановых весов, преднаэначенны,; ля измерения массы грузов в процессе их погрузки или перемещения с места на место, а также для доэирующих

1742631 весов, служащих для отслеживания непрерывно изменяющейся массы материалов.

Цель изобретения — уменьшение времени измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе производят три измерения, причем первое измерение производят в момент достижения измеряемой величиной экстремального значения, а интервалы двух последующих измерений задают относительно первого измерения.

На фиг. 1 приведен график изменения измеряемой величины Q; на фиг.

2 — структурная схема весоизмерительного устройства.

На фиг, 1 обозначено:to — момент времени, соответствующий экстремальному значению измеряемой величины; г1, tz— интервалы двух последующих измерений, отсчитываемых от to, AQ>,z — приращения измеряемой величины по отношению к экстремальному ее значению через интервалы времени z> и тг соответственно.

Устройство (фиг. 2) состоит из силоизмерительных датчиков 1, автокомпенсатора 2 следящего уравновешивания, триггера 3 знака, реверсивного счетчика 4 и специализированного вычислительного устройства (СВУ 5).

Силоизмерительные датчики 1 преобразуют силу тяжести взвешиваемого груза в электрический сигнал. Их выход подключен к входу автокомпенсатора 2, который в процессе уравновешивания выходного сигнала датчиков одновременно производит его преобразование в пропорциональное количество импульсов. Автокомпенсатор 2 имеет два выхода, обозначенные знаками "+" и

"— ", С этих выходов импульсы поступают на триггер 3 знака и реверсивный счетчик 4 в зависимости от направления изменения измеряемой величины: при ее увеличении с выхода, обозначенного знаком "+", а при уменьшении — с выхода, обозначенного знаком "— ". Такими же знаками обозначены соответственно суммирующий и вычитающий входы счетчика 4, Индексом "1" обозначен единичный выход триггера 3, а индексом

"0" — его нулевой выход.

Выходы реверсивного счетчика 4 подключены к входам специализированного вычислительного устройства 5.

В состав СВУ 5 входят: первый многоразрядный ключ 6, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 7, второй многоразрядный ключ 8, микропроцессор (МП) 9, блок 10 индикации и блок 11 управления, 5

Многоразрядные ключи 6 и 8 служат для передачи цифровой информации соответственно из реверсивного счетчика 4 в ОЗУ 7 и из ОЗУ 7 в микропроцессор 9 при подаче на их управляющие входы импульсов управления. На ключ 6 такие импульсы поступают из блока 11 управления, а на ключ 8 — из микропроцессора 9, Микропроцессор 9 предназначен для выполнения арифметических и логических операций под воздействием команд управления (программы), поступающих из блока 11 управления, Блок 11 управления содержит генератор 12 импульсов времени, делитель 13 частоты, логическую схему 14, формирователь

15 сигналов управления и программируемую логическую матрицу (ПЛМ) 16. Выход генератора 12 импульсов времени подключен к делителю 13 частоты. Делитель 13 частоты служит для формирования импульсов с заданной длительностью периодов их повторенгя. Выходы делителя 13 частоты подклю:ены к МП 9, формирователю 15 сигналов управления и ПЛМ 16, Логическая схема 14 служит для определения момента достижения измеряемой величиной Q(t) экстремального значения. В ее состав входят две схемы И 17 и 18, схема

ИЛИ 19 и Т-триггер 20. Первые входы схем

И 17 и 18 подключены к выходам триггера 3 знака, а вторые их входы — к выходам

Т-триггера 20. Индексами "1" и "0" обозначены соответственно единичный и нулевой выходы этого триггера, Выходы схем И 17 и 18 подключены к входам схемы ИЛИ 19, а выход схемы ИЛИ

19 — к входу формирователя 15 импульсов управления и входу Т-триггера 20, Способ измерения массы груза осуществляется следующим образом, Весы нагружают грузом, массу которого необходимо измерить. Под воздействием динамической помехи измеряемая величина, т.е, масса груза с наложенной на нее динамической помехой, изменяется так, как показано на фиг. 1. Эта зависимость описывается формулой (1)

О (t) = Qo + Оп sin Q t, С помощью логической схемы 14 определяют момент достижения измеряемой величиной своего экстремального значения, измеряют это значение, т,е. снимают показания весов в момент to, преобразуют его в цифровую форму и записывают в оперативную память специализированного вычислительного устройства 5.

В момент to величина Q to ра":на к/2 или

90, поэтому в этот момент

Q(to) = Qo+Qm, (2) 1742631

Л 02 = 0 (to) — 0 (to + гг); (6) а = 1ГгЛ1 02 (7) (8) Ь=

30 2

c= — Ш:- = —

3 . 2 3

1 — ас d — а

35 (10) Qm

Qp = 0 (т) — Qm COS QT . (12) Формула (10) дл>. круговой частоты Q получена из уравнения

24 Qtl — Я;х = а(24 Йгг — Фтг); (13) которое получается из соотношения

2 ь Г1.

Д 0 Sill 02 2 Нт2

Sn 2 (14) после разложения функции з п Qt: в ряд

Тейлора, Затем через интервалы времени, отстоЯЩИЕ От to СООтВЕтСтВЕННО Íà Z1 И t2,ПОСЛЕдовательно производят еще два измерения массы груза с наложенной на нее динамической помехой, в результате чего определяют 5 значения

0(т1) = Q(to+ 1)= 0о+0тсоз Я г1; (3)

Q(t2) = Q(tо+ Гг) = Qo+QmG0S QT2 . (4)

Эти значения также преобразуют в цифровую форму и записывают в оперативную 10 память специализированного вычислительного устройства 5. После этого с помощью специализированного вычислительного устройства 5, настроенного на автоматическое выполнение заданной программы вычисле- 15 ний, определяют действительное значение измеряемой массы путем реализации программы вычислений, описываемых формулами

Л01 = Q (to) — 0 ((о+ t1); (5) 20

Принцип действия устройства, в котором реализован предлагаемый способ, состоит в следующем.

После нагружения весов на выходе силоизмерительных датчиков 1 появляется электрический сигнал, пропорциональный массе груза с наложенной на нее динамической помехой. Этот сигнал отслеживается автокомпенсатором 2 и одновременно преобразуется в пропорциональное количество импульсов. На этапе возрастания выходного сигнала датчиков 1 импульсы с выхода автокомпенсатора 2, обозначенного знаком

"+", поступают на первый вход триггера 3 знака, устанавливая его в единичное состояние, и на суммирующий вход реверсивного счетчика 4. В момент достижения измеряемой величиной экстремального значения поступление импульсов на суммирующий вход счетчика 4 прекращается, а затем импульсы появляются на втором выходе автокомпенсатора 2, обозначенном знаком "-".

Первый же импульс, появившийся на этом выходе, переводит триггер 3 знака из единичного состояния в нулевое, Момент изменения состояния триггера 3 знака и является моментом времени to. Он распознается логической схемой 14 следующим образом.

B исходном состоянии Т-триггер 20 находится в нулевом состоянии, С его нулевого выхода единичный потенциал поступает на первый вход схемы И 18, а с единичного выхода нулевой потенциал поступает на первый вход схемы.И 17. На второй вход схемы И 1l 7 поступает единичный потенциал с единичного выхода триггера 3 знака, а на второй вход схемы И 18 поступает нулевой потенциал с нулевого выхода того же триггера, Таким образом на входах схем И 17 и

18 имеется комбинация нуля и единицы, поэтому на выходах этих схем нулевые потенциалы и, соответственно, на выходе схемы

ИЛИ 19 также нулевой потенциал.

В момент изменения состояния триггера 3 знака изменяются и потенциалы на вторых входах схем И 17 и 18: у схемы И 17 он оказывается нулевым, а у схемы И 18— единичным. Таким образом, на обоих входах схемы И 18 обравуются потенциалы единичного уровня, поэтому и на выходе схемы И 18 появляется единичный потенциал. Этот потенциал проходит через схему

ИЛИ 19 и поступает на вход Т-триггера 20 и вход формирователя 15; Под действием этого сигнала Т-триггер 20 переходит из нулевого состояния в единичное, тем самым изменяя потенциалы на первых входах схем И 17 и 18 на противоположные. В ре1742631

=- 6,238 зультате этого на выходах обеих схем И 17 и 18, а также на выходе схемы ИЛИ 19 снова устанавливаются нулевые потенциалы.

Сформировавшийся в результате рассмотренных переключений схем И 17, 18, ИЛИ 19 и Т-триггера 20 импульс единичного уровня поступает в триггер первого разряда регистра сдвига, входящего в состав формирователя 15 сигналов управления. В результате этого формируется первый сигнал управления многоразрядным ключом 6. Под действием этого сигнала ключ 6 открывается и запись из счетчика 4 передается в отведенную для нее ячейку ОЗУ 7, Под действием тактовых импульсов, поступающих из делителя 13 частоты на второй вход формирователя 15 сигналов управления, единица, записанная в триггер первого разряда, последовательно передается из разряда в разряд, перемещаясь по формирователю 15 от входа к выходу. По истечении интервала времени длительностью т1 эта единица поступает в триггер некоторого к-го разряда, в результате чего формируется второй сигнал управления многоразрядным ключом 6 и запись из счетчика 4 передается в отведенную для нее ячейку ОЗУ 7. Таким же образом по истечении интервала длительностью тг формируется третий сигнал управления и в третий раз содержимое счетчика 4 передается в

ОЗУ 7.

Каждая из записей счетчика 4, передаваемых в ОЗУ 7, является цифровой формой измеряемой величины в соответствующий момент времени, После поступления в ОЗУ

7 установленного числа измерений импульс управления поступает на вход ПЛМ 16 и происходит запуск заданной программы вычислений, описываемых формулами (5)-(12).

Если цель измерений состоит в определении неизменной массы груза, то после вычисления действительного значения массы груза для момента времени

< = <1 v>2 работа устройства прекращается, Если же цель измерений состоит в отслеживании изменяющейся массы материала в процессе дозирования, то после определения массы для моментов времени т = т1ьтг работа устройства продолжается в следующем порядке.

Вычисленное по формуле значение амплитуды помехи Q запоминается в отведенной для нее ячейке памяти ОЗУ 7, Формирователь 15 продолжает формировать импульсы управления многоразрядным ключом 6 и ПЛМ 16 до поступления на его вход очередного управляющего импульса, сформированного в момент перехода измеряемой величиной очередного экстремального значения.

Под действием импульсов управления, 5 поступающих на вход ключа 6, производится измерение текущих значений измеряемой величины с установленным периодом дискретности, т.е. определяется значение

Q(r) для произвольного значения t, отсчиты10 ваемого ото и расположенного в интервале отто дота, где i =О, 1, 2, (! !+1)

Под действием импульсов управления, поступающих в ПЛМ 16, производится определение действительного значения массы

15 для этих моментов времени по формуле (12), В момент поступления на вход формирователя 15 управляющего импульса происходит повторение рассмотренного цикла работы устройства.

20 Таким образом, предлагаемый способ позволяет осуществлять как однократное измерение массы груза в условиях помех, так и отслеживание непрерывно изменяющейся массы с некоторым интервалом дис25 кретности, При этом время, необходимое для однократного измерения, не превышает одной четверти периода изменения динамической помехи.

Пример, Производят измерение мас30 сы скрапа на крановых весах в процессе его транспортировки. Под действием динамической помехи показания весов колеблятся, что затрудняет определение действительного значения измеряемой массы.

35 Для определения действительного значения измеряемой массы производят три измерения: одно — в момент достижения измеряемой величиной своего экстремального значения, которое составляет

40 16400 кг, два других через интервалы времени г> = 0 05 с и т = 0,1 с, которые равны соответственно 16297 и 15998 кг. Полученные результаты измерений передают в специализированное вычислительное устройство, ко45 Toj3oe автоматически последовательно вычисляет

Л Q1 = 16400 — 16297 = 103, 50 A Q = 16400 — 15998 = 402; а = 9103/402 =0,50618; с = 0,1/0,05 ==

0 50 1 . 2з

1742631

103

1 — сов 6,238 0,05

Qo = 16400 — 2130.cos 6,238 0,05 = 1430гкг.

Формула изобретения

Способ измерения массы груза, заключающийся в том, что после нагружения производят последовательные измерения сигнала датчика веса через заданные интервалы времени, результаты измерений запоминают, а затем производят вычисление массы груза, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени измерения в

5 условиях динамических помех, производят три измерения, причем первое измерение производят в момент достижения измеряемой величиной экстремального значения, а интервалы двух последующих измерений

10 задают относительно момента первого измерения,