Весоизмерительное устройство

 

Сущность изобретения: устройство содержит рычаг 1, ферромагнитный выступ 2, измеряемую массу 3, экраны 4 и 10, опору 5, ограничительный упор 6, электромагнит 7, сердечник 8, осветитель 9, фотоприемник 11, усилитель 12, триггер 13 Шмитта, счетчик-распределитель 14, схемы И 15 и 16, кварцевый генератор 17, счетчики 18 и 19, вычислитель 20, формирователь 21 импульса, триггер 22, дифференцирующую цепочку 23, коммутатор 24, ключ 25, источник 26 питания. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 G 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ фь.

Д

jQl

О (Л

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4786108/10 (22) 25.01.90 (46) 30.06.92. Бюл. ¹ 24 (72) В.Н, Умников, И.А. Бугаков, К.И. Локтин, В.M. Матков, В.С. Сыроватский и M.М. Костин (53) 681,269(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 636484, кл. G 01 G 7/02, 1977.

Авторское свидетельство СССР

¹ 411308, кл. G 01 G 7/02, 1971. (54) ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО,, Ы,, 1744505 Al (57) Сущность изобретения: устройство содержит рычаг 1, ферромагнитный выступ

2, измеряемую массу 3, экраны 4 и 10, опору 5, ограничительный упор 6, электромагнит 7, сердечник 8, осветитель 9, фотоприемник 11, усилитель 12, триггер 13

Шмитта, счетчик-распределитель 14, схемы

И 15 и 16, кварцевый генератор 17, счетчики

18 и 19, вычислитель 20, формирователь 21 импульса, триггер 22, дифференцирующую цепочку 23, коммутатор 24, ключ 25, источник 26 питания. 1 ил.

1744505

30

40

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано для проведения оперативных и высокоточных измерений массы в различных отраслях народного хозяйства (например, в высокопроизводительных автоматических производственных линиях).

Известно .устройство для измерения массы, содержащее рычаг на опоре, на одном конце которого размещается измеряе.мый груз, а на другом-подвижные контакты системы. регистрации положения рычага, электромагнитный арретир с механическими лапками-прижимами и неподвижные контакты с эталонным расстоянием между ними, по времени прохождения известной части которого из исходного положения судят о результате взвешивания.

Однако устройству присуща невысокая точность в связи с влиянием на результат измерения нестабильностей начальных условий движения и исходного положения рычага.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее рычаг, на одном плече которого расположен груз, а на другом — экран оптической системы контроля положения рычага с осветителем и фотоприемником, электромагнитный арретир, генератор эталонных импульсов, ключ, управляемый от оптической системы, и счетчик, .Измеряемая масса оценивается по времени прохождения рычагом задаваемого расстояния, определяемого шириной непрозрачного экрана оптической системы.

Это устройство более точное, однако ему также присуща недостаточно высокая точность измерения из-за влияния нестабильности начальных условий движения рычага (начальной скорости и начального положения рычага).

Цель изобретения — повышение точности измерения, Указанная цель достигается за счет исключения влияния на результат измерения начальных условий, для чего в весоизмерительное-устройство, содержащее рычаг, на одном плече которого расположен груз, а на другом — экран оптической системы контроля положения рычага с осветителем и фотоприемником, электромагнитный арретир, генератор импульсов, ключ и счетчик, дополнительно введены усилитель, триггер

Шмитта, счетчик-распределитель, две схемы И, второй счетчик, формирователь одиночного импульса, дифференцирующая цепочка, триггер, коммутатор, вычислитель и источник питания, причем фотоприемник через усилитель подключен к входутриггера

Шмитта, выход которого подключен к первому входу счетчика-распределителя, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первым входам первой и второй схем И, к вторым входам которых подключен генератор импульсов, выход первой схемы И через первый счетчик подключен к первому входу вычислителя, а выход второй схемы И через второй счетчик подключен к второму входу вычислителя, третий выход счетчика-распределителя подключен к первому входу триггера и через формирователь одиночного импульса — к одному входу коммутатора, к второму входу триггера подключена дифференцирующая цепочка, а к выходу — другой вход коммутатора, выход которого подключен к второму входу счетчика-распределителя и первому входу ключа, к второму входу которого подключен источник питания, а к выходу — электромагнитный арретир, при этом экран оптической системы контроля положения рычага выполнен с тремя щелями, расположенными одна от другой на заданных расстояниях.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Устройство содержит рычаг 1 в виде коромысла с ферромагнитным выступом 2. На одном конце коромысла размещается измеряемая масса 3, а на другом закреплен экран 4 с тремя щелями. Перемещение рычага

1 осуществляется на опоре 5, ограничивается упором 6, управляется электромагнитом

7 с сердечником 8 и регистрируется оптической системой в составе расположенных на одном уровне осветителя 9, экрана 10 с щелью и фотоприемника 11. Устройство содержит также усилитель 12, триггер 13

Шмитта, счетчик-распределитель 14, две схемы И 15 и 16, кварцевый генератор 17, два десятичных счетчика 18 и 19, спецвычислитель 20, формирователь 21 одиночного импульса, триггер 22, дифференцирующую цепь 23, коммутатор 24, токовый ключ 25 и источник 26 питания. При этом фотоприемник 11 через усилитель 12 связан с триггером 13 Шмитта, выход которого связан с входом счетчика-распределителя 14, первый и второй выходы которого связаны соответственно с первыми входами первой

15 и второй 16 схем И, а третий выход связан с входом формирователя 21 одиночных импульсов и прямым входом триггера

22, инверсный вход которого черездифференцирующую цепь 23 связан с входной цепью ручного запуска устройства, выход триггера

22. и выход формирователя 21 одиночных импульсов связаны соответственно с первым и вторым входами коммутатора 24, выход которого связан с входом "Сброс"

1744505

35

Ni = f«т!, 40

*

m = f(! ), (3) счетчика-распределителя 14 и управляющим входом токового ключа 25, через который источник 26 питания подсоединен к обмотке электромагнита 7, выход кварцевого генератора 17 связан с вторыми входами первой 15 и второй 16 схем И, выходы которых связаны соответственно с первым и вторым десятичными счетчиками 18 и 19, которые связаны со спецвычислителем 20, Устройство может работать в двух режимах — автоматическом и ручном, Вид режима задается коммутатором 24 (положение 1 соответствует ручному режиму, а положение 2 — автоматическому).

Исходное положение в обоих режимах одинаковое, а именно ферромагнитный выступ 2 рычага 1 притянут к сердечнику 8 электромагнита 7, на который подается питание от источника 26 через открытый ключ 25. При этом оптическая ось, соединяющая осветитель 9, экран 10 с щелью и фотоприемник

11, проходит выше верхней щели экрана 4.

Ключ 25 открыт либо единичным сигналом с триггера 22, который появляется на его выходе с подачей питания на устройство, либо импульсом с формирователя 21 одиночных импульсов, который формируется также с подачей питания на устройство. Расстояние от оптической оси до оси вращения рычага, а также расстояния между щелями экрана 4 являются известными и определяют величины двух задаваемых угловых перемещений рычага.

Рассмотрим работу устройства в ручном режиме (коммутатор 24 находится в положении 1), После размещения измеряемой массы 3 оператор нажимает кнопку ручного запуска (не показана), обеспечивая прохождение по цепи ручного запуска импульса.

Этот импульс обостряется дифференцирующей цепью 23 и поступает на инверсный вход триггера 22, обеспечивая его перебрасывание. В результате ключ 25 закрывается, обмотка электромагнита 7 обесточивается и рычаг 1 под действием момента от силы тяжести рычага с массой 3 начинает перемещаться по часовой стрелке. В процессе этого перемещения луч от осветителя 9 проходит сначала через первую, потом через вторую и, наконец, через третью щель перемещающегося с рычагом экрана 4. При этом в каждом случае луч через щель неподвижного экрана 10 попадает на фотоприемник 11, обеспечивая появление в последнем электрического сигнала, который усиливается в усилителе 12, приводится к нормальному импульсу в триггере 13 Шмитта и подается на счетчик-распределитель 14. С

/ приходом первого импульса появляется единичный потенциал на первом выходе счетчика-распределителя 14. Этот потенциал подается на первый вход схемы И 15, через вход которой импульсы кварцевого генератора 17 поступают на десятичный счетчик 18. С приходом второго импульса единичный потенциал снимается с первого выхода и появляется на втором выходе счетчика-распределителя 14. При этом схема И

15 закрывается, а схема И 16 открывается, и импульсы кварцевого генератора 17 поступают в десятичный счетчик 19..С приходом третьего импульса единичный потенциал снимается с второго выхода и появляется на третьем выходе счетчика-распределителя

14, Запись импульсов кварцевого генератора 17 в счетчик 19 прекращается. Единичным потенциалом перебрасывается триггер 22 в единичное состояние, счетчик-распределитель 14 сбрасывается, ключ 25 открывается, обмотка электромагнита 7 запитывается от источника 26 и рычаг 1 приводится силой притяжения ферромагнитного выступа 2 к сердечнику 8 электромагнита 7 в исходное положение. При этом обратное пересечение щелей экрана 4 не меняет состояния счетчика-распределителя 14, так как он заблокирован потенциалом на входе "Сброс". В исходном положении рычаг будет находиться до прихода следующего импульса ручного запуска. Сформированные в счетчиках 18 и 19 коды N < и йз соответствуют временным интервалам т и тг, требуемым рычагу для прохождения двух задаваемых угловых расстояний h a > и Ла, причем

Лс4 = агстц(ЛХ!/(;! = 1,2 (2) где f« — частота кварцевого генератора;

ЛХ! — расстояния между щелями экрана

4 (ЛХ вЂ” между первой и второй щелью, Л Хг — между второй и третьей щелью); (— расстояние перпендикуляра от оси вращения рычага до экрана 4 с щелями.

Сформированные в счетчиках 18 и 19 коды N1 и N2 поступают в спецвычислитель

20, где находится оценка m измеряемой массы с использованием функциональной зависимости в которой отношение — определяется на

Т основе проведенных измерений по соотношению

1744505 имекп общее начало (при этом Ла г всегда больше Ла1), и представляет собой отношение произведения массы рычага с грузом на его плечо силы тяжести (D) к моменту инерции (1) рычага с грузом. Параметры D u I определяются зависимостями

D = mo4+ mf (5) I = lo+ Im+ mp (6) где mo, (, — масса и плечо силы тяжести рычага;

m, f — масса и плечо силы тяжести руза;

lo, Im — момент инерции оычага относительно оси вращения и момент инерции груза относительно оси, проходящей через его центр масс параллельно оси вращения рычага;

p — расстояние от оси вращения рычага до центра масс груза.

Параметры lo и р выбирают такими, чтобы можно было пренебречь влиянием Im на общий момент инерции рычага с грузом. Из (5) и (6) следует зависимость для определения массы груза

* — lo mofo

f — —,р (7) Отношение — находится по выражеD

Т нию (4), причем знаку плюс в знаменателе соответствует случай, когда угловые расстояния Ла1 и Ьа задаются последовательно, одно за другим, так что конец первого расстояния является началом второго расстояния, а знаку минус соответствует случай, когда расстояния задаются параллельно и

"н

1" гн

Составитель З,Крысанова . Редактор М.Кобылянская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н,Ревская

Заказ 2188 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Весоизмерительное устройство, содержащее рычаг, на одном плече которого расположен груз, а на другом — экран оптической системы контроля положения рычага с осветителем и фотоприемником, электромагнитный арретир, генератор импульсов, ключ и первый счетчик, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены усилитель, триггер

Шмитта, счетчик-распределитель, две схемы И, второй счетчик, формирователь одиноч-.ого;.мпульса. дифференцирующая цепочка, триггер, коммутатор, вычислитель и источник питания, причем фотоприемник через усилитель подключен к входу триггера

Шмитта, выход которого подключен к первому входу счетчика-распределителя, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первым входам первой и второй схем И, к вторым входам которых поднлючен генератор импульсов, выход первой схемы И через первый счетчик подключен к первому входу. вычислителя, а выход второй схемы И через второй счетчик подключен к второму входу вычислителя, третий выход счетчика-распределителя подключен к первому входу триггера и через формирователь одиночного импульса — к одному входу коммутатора, к второму входу триггера подключена дифференцирующая цепочка, а к выходу — другой вход коммутатора, выход которого подключен к второму входу счетчика-распределителя и первому входу ключа, к второму входу которого подключен источник питания, а к выходу — электромагнитный арретир, при этом экран оптической системы контроля положения рычага выполнен с тремя щелями, расположенными одна от другой на заданных расстояниях,