Автоматическое весоизмерительное устройство

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 270581 (21) 3301667/18-10 (5 1) М. КП.З

G 01 G 23/36 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений н открытий (53) УДК 681. 269. (088.8) Опубликовано 151132 Бюллетень №42

Дата опубликования описания 15.11.82 (72) Авторы изобретения

Э.ф.драчук и Б.Х.Райхель (71) Заявитель Челябинский ордена Октябрьской Революции и ордену

Трудового Красного Знамени металлургический завод"----(54) АВТОМАТИЧЕСКОЕ ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть широко применено в народном хозяйстве в особенности в сложных условиях современного интенсивного производства, например при взвешивании подвижных объектов.

Известно цифровое тенэометрическое устройство, содержащее генератор,соединенный через входной ключ с реверсивным счетчиком, тензодатчик и преобразователь код-напряжение, подключенные ко входам элемента сравнения, соединенного с нуль-органом, один из выходов которого подключен к триггеру знака, выход которого соединен с шиной "Сложение-вычитание" реверсивного счетчика, соединенного поразрядно с преобразовате- лем код-напряжение, и выходной блок, а кроме того, ведомый триггер и блок останова,. выполненный в виде элемента совпадения, соединенного с двухкаскадным ключевым усилителем, один вход ведомого триггера подключен к выходу нуль-органа, а другой к выходу триггера знака, входы блока останова и выход ведомого триггера соединены с шинами "Сложение-вычита-, ние" реверсивного счетчика, а выходы-. блока останова подключены к управляющей шине входного ключа и к выходному блоку, поразрядно соединенному с реверсивным счетчиком (1j.

Недостатком такого устройства является малое быстродействие.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является автоматическое весоиэмерительное устройство, содержащее реверсивные счетчики нуля и измерения с преобразователями код-напряжение выходы которых подсоединены к элементу сравнения, ко. второму входу которого подключен датчик, а к выходу — нульорган, выхопы которого связаны со входами реверсивных счетчиков сложения-.вычитания генератор импульсов, соединенный со счетным входом реверсивного счетчика нуля через управляемый ключ и со счетным входом реверсивного счетчика измерения через схему управления скоростью компенсации, ко входам которой подсое25 динены выходы счетчика переходов состояния компенсации, связанные со счетным входом последнего через ахему совпадения и схему запрета, второй вход которой подключен к входу реЗО версивных счетчиков "вычитание",вы974137 ходное устройство и цифропечатающую машинку, через дешифратор и схему выбора кода поразрядно скоммутированные с реверсивными счетчиками нуля и измерения (2 ).

Недостатком известного устройства является сравнительно низкое быстродействие.

Цель изобретения — повышение быстродействия путем введения порога изменения скорости счета от величины )0 измеряемого веса, а также, исключение повторных регистраций

Поставленная цель достигается тем что в устройство введены, подсоеди-. ненный к выходу нуль-органа, сигнализатор грубого неравновесия, управляемая схема равновесия и схема разрушения, причем выход сигнализатора грУбого неравновесия включен на вход сброса счетчика переходов состояния компенсации, выход схемы совпадения связан с управляющим входом схемы равновесия, вход которой подключен к входу нычитания ренерсинных счетчиков„ а выход через схему разрешения к входу останона схемы управления скоростью компенсации.

Кроме того, н него внедены распределитель и триггер регистрации,причем выход сигнализатора грубого неравновесия включен на вход сброса распределителя, первый выход которого подключен к дешифратору, а второй — к триггеру регистрации, второй вхсд которого соединен с выходом 35 схемы разрешения, — co вторым гхедом распределителя и вторым входом останона схемы управления скоростью компенсации.

На фиг. 1 изображена структурная 40 схема автоматического весоизмерительного устройства; на фиг. 2 — схема управления скоростью компенсации, на фиг. 3 и 4 — электрические принципиальные схемы сигнализатора грубого неравновесия и управляемой схемы равновесия; на фиг. 5 — времен— ные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства.

Автоматическое тензометрическое устройство содержит реверсивный счетчик 1 нуля и ренерсинный счетчик 2 измерения, поразрядно связанные с преобразователями 3 и 4 код-напряжение и со схемой 5 выбора кода.Выходы преобразонателей 3 и 4 вместе с выходом несоизмерительного датчика 6 под;лючены к элементу 7 сравнения, связанному с нуль--органом 8, выходы которого являются шинами слежения (+) и вычитания (-) реверсинных счетчиков 1 и 2.

Генератор 9 импульсон связан со счетным нходом ренерсивного счетчика 1 нуля через управляемый ключ 10 и со счетными входами реверсивного 65 счетчика 2 измерения через сМ%у

11 управления скоростью комттенсации, ко входам которой подключены выходы счетчика 12 переходов состояний компенсации через схему 13 совпадения поданные также на схему

14 запрета, подключенную входом к одной из шин "Сложение-вычитание", а выходом — к счетному входу счетчика

12 переходов. Ко входу "Сброс" счетчика 12 подключен выход сигнализатора 15 грубого неравновесия, вход которого связан с выходом элемента

7 сравнения.

Сигнал с выхода схемы 13 совпадения, соответствующий выбранному (например, наибольшему) значению кода счетчика 12 переходов, поступает на управляющий вход схемы 16 равно)

1 весия, соединенной с одной из шин

"Сложение-вычитание". Выход схемы

16 через схему 17 разрешения или через триггер 18 регистрации поступает соответственно на шину "Останов" (обозначена "0" на фиг. 1 и 2) схемы

11 управления скоростью компенсации и на шину "Пуск" распределителя 19.

Информационные выходы схемы 5. выбора кода соединены с выходным устройством 20 (например, цифровым табло ) и цифропечатающей машинкой 21 через дешифратор 22.

Выход сигнализатора 15 грубого неравновесия связан с шиной "Сброс" распределителя 19, а шина "Стоп" последнего подключена ко входу триггера 18 регистрации.

Распределитель 19 содержит мультивибратор 23, импульсы которого через управляемый ключ 24 поступают на триггера 25 — 27, образующие счетчик, выходы которого подключены к дешифратору 28.

Схема 11 управления скоростью компенсации (фиг. 2) содержит цифровой фильтр 29, управляемые ключи 30

32 и схемы ИЛИ 33 и 34.

Сигнализатор 15 грубого неравновесия (фиг. 3) содержит операционный усилитель 35 с задающим резистором 36, формирующим транзистором

37, инвертор 38, схема И 39 и триггер на логических элементах 40 и 41. управляемая схема 16 равновесия (фиг. 4) содержит усилитель на транзисторе Т1, схему восстановления постоянной составляющей на емкостях

С1 и С2 диодах Д1 и Д2, схему ИЛИ на транзисторах Т2 и ТЗ и выходной транзистор Т4. Емкость С2 с резистором Р 1 и емкость С2 с резистором R 2 образуют элементы выдержки времени.

Автоматическое весоиэмерительное устройство работает следующим образом.

974137

При установке прибора на объект и подключении весоиэмерительного

- датчика б, подачей сигнала "Нуль" (на фиг. 1 и 2 обозначен стрелкой со значком "Н" ) очищают реверсивный счетчик 2 измерения и прекращают поступление в него импульсов генератора 9 за счет работы схемы ИЛИ

34, запирающей управляемые ключи

30-32 (фиг. 2) при подаче сигнала

"Нуль".

В то же время импульсы генератора

9 через ключ 10 поступают на вход реверсивного счетчика 1 нуля до тех пор, пока начальный сигнал весоизмерительного датчика 6 не скомпенсирован сигналом преобразователя

3 код-напряжение, прямо пропорциональным коду реверсивного счетчика 1.

После этого переводят прибор в режим "Измерение" (сигнал "Измерение"обозначен на фнг. 1 стрелкой со ,значком "И" ), код счетчика 1 фиксируется, так как ключ 10 закрывается.

Прибор готов к работе, код реверсивного счетчика 2 и выходного устройства 20 нулевой.

Предварительно сигнализатор 15 rpy бого неравновесия настраивают резистором 36 (фиг. 3) на .необходимый по технологии уровень срабатывания °

Например, если прибор установлен на линии отгрузки продукции, куда последняя поступает порциями от 1 до 2, то порог срабатывания сигнали- затора 15 может быть выбран,.предположим 0,5 т.

При наложении на весоиэмерительный датчик б груза, нуль-орган 8 переводит реверсивный счетчик 2 в режим сложения.

Сигнал на выходах нуль-органа 8 и сигналиэатора 15 грубого неравновесия показан на позиции 1 фиг. 5 (точка а — момент наложения груза ).

Соответствующий сигнал на выходе транзистора 37 показан на позиции 2 фиг. 5.

На вход С схемы И 39 приходят импульсы удвоенной частоты по сравнению с питающим датчик 6 напряжением(позиция 3 фиг. 5 ).

Сигнал на выходе сигнализатора 15 грубого неравновесия показан на позиции 4 фиг. 5.

При появлении сигнала "1" на входе инвертора 38 сигналом "Нуль" с его выхода возбуждается триггер на элементах 40 и 41, устанавливаеж«й в исходное состояние в моменты времени "б" путем подачи нулевого сигнала через схему И 39 на элемент 41.

Аналогичная картина наблюдается при снятии груза с весоиэмерительного датчика б.

Таким образом, при наложении или снятии груза сигналом с выхода сигналиэатора 15 грубого неравновесия устанавливается в нулевое состояние счетчик 12 переходов состояния компенсации, который перевопит схем

11 управления скоростью компенсации

5 на "быстрый счет".

При коде 000 счетчика 12 (фиг.2) импульсы генератора 9 частотой

1000 Гц поступают через ключ 30 на вход 3-ей декады реверсивного счет10 чика 2, с большой скоростью компенсируя сигнал датчика. б. При достижении компенсации сотнями нуль-орган

8 начинает переключаться со сложения на вычитание,а импульсы с шин

"Сложение-вычитание" через схему 14 запрета поступают на счетный вход счетчика 12. После окончания импульса íà его шине "Сброс" счетчик 12 начинает подсчет подступивших импульсов "Сложение-вычитание" и менять свой ход. Некоторое время существует первое ложное равновесие. Сигналиэатор Т5 грубого неравновесия, поскольку равновесие восстановлено более не срабатывает.

При ходе 010 (два) счетчика 12 закрывается ключ 30 и открывается ключ

31. Импульсы генератора 9 частотой

100 Гц поступают на вход младшей декады. реверсивного счетчика 2. По,скольку равновесие на уровне сотен уже существует, то в течение короткого времени около(0,1-2,0 с)происходит уравновешивание на уровне единиц. Некоторое время существует второе ложное состояние уравновесия, так.как хотя уравновешивание произведено на уровне младшей декады,динамическая погрешность вследствие большой частоты заполнения еще ве40 лика. При коде счетчика 12 четыре и выше ключи 30 и 31 закрыты, а открыт .ключ 32, через который импульсы генератора 9, поделенные в цифровом фильтре 29 на 8, т.е. <ас45 тотой 125 Гц, поступают на вход первой декады счетчика 2.

Уменьшается амплитуда динамической составляющей ошибки, вызванной как большой скоростью заполнения я) счетчика 2, так и проявлением динамических свойств объекта взвешивания .

При коде счетчика 12, равном семи, схема 13 совпадения,.воздействуя на схему 14 запрета, прекращает работу счетчика 12.

В седьмом состоянии счетчик 12 .продолжает оставаться до тех пор пока не установлен в нулевое состояНие сигналиэатором 15 грубого неравновесия, в свою очередь срабатывающим от определенного изменения веса, измеряемого датчиком 6.

Если происходит небольшое изменение веса, не вызвавшее срабатыва 5 ния сигнализатора 15 грубого нерав974137 новесня, то устройство отслеживает это изменение со скоростью 125 единиц в секунду (125 Гц ).

Поскольку скорость отслеживания невелика, то прибор фильтрует различного рода кратковременные помехи, так как не успевает их отрабоТс).TÜ, Практически при приложении любой нагрузки в пределах шкалы прибор устанавливает новое значение кода to так быстро, что человеческий глаз не успевает уловить сам процесс перехода, а только фиксирует что изме8ение произошло.

При состоянии равновесия (фиг.4) нуль-орган 8 попеременно переводит реверсивные счетчики 1 и 2 то в режим "Сложение", то в режим "Вычитание". Таким образом, на шинах "Сложение-вычитание" в состоянии равно- 2д весил присутствуют импульсы напряжения, а при отсутствии равновесия либо нулевой, либо единичный(около

+5B ) сигнал.

При наличии равновесия транзистор Т1 периодически насыщается или запирается, конденсатор С1 либо заряжается по цепи +58, К 3, С1, Д1

5Б с полярностью, указанной на фиг. 4, либо передает часть заряда .конденсатору С2 по цепи С2, Д2, С1, Т1, так -t:o конденсатор С2 оказываетсл заряженным с полярностью, указанной на фиг. 4.

Транзистор Т2 заперт отрицательным потенциалом конденсатора С2, а транзистор Т4 насыщен, так что на выходе схемы 16 при равновесии присутствует единичный сигнал,+5В).

При отсутствии равновесия вследствие перезаряда конденсатора С2 4О транзистор Т? открывается, транзистор Т4 закрывается, на выходе схеьь. 16 появляется нулевой сигнал, препятствующий прохождению сигнала "Регистрация" (на фиг. 1 обозначен 45 стрелкой со значком "Р") на выход схемы 17 разрешения.

При подходе к состоянию подлинного равновесия прибор проходит несколько ложных состояний равновесия, 5О физически объясняемых .изменением скорости заполнения реверсивного сне= -.ика 2.

Поэтому для исключения фиксации кода прибора на одном иэ ложных рав- у новесий, на управляющий вход схемы

16 подается сигнал с выхода схемы

13 cc:впадения. При любом состоянии счетчика 12, кроме седьмого, когда достигается подлинное равновесие, транзистор ТЗ закрывается и схема

16 начинает реагировать на входной сигнал.

Таким образом, работа сигнализатора 15 грубого неравновесия и схемы 16 равновесия связаны через счетчик 12 переходов состояния равновесия и схему 13 совпадения.

В сущности, сигнализатор 15 грубого неравновесия, кроме функции

"понужания" скорости заполнения, является элементом функции фиксации равновесия.

3а счет работы схемы 16 равновесия сигнал на выходе схемы 17 разрешения появляется только при наступлении равновесия, чем достигается повышение точности прибора.

При появлении сигнала на выходе схемы 17 разрешения через схему ИЛИ

34 прекращается заполнение счетчика

2, цифры фиксируются ("останавлива ются"), что дает возможность оператору однозначно зарегистрировать код (беэ подачи сигнала "Регистрация" также можно зарегистрировать код, но последние 2-3 единицы мелькают, так как постоянно идет процесс декомпенсации и нуль-орган 8 переключается то в режим "Сложение", то в режим "Вычитание" ).

Документальная регистрация реэультата цифропечатающей машинкой 21 производится следующим образом.

Сигналом с выхода схемы 17 раэрешения возбуждается триггер 18 регистрации и, если перед этим сигна« лизатор 15 грубого неравновесия сигналом по шине "Сброс" распределителя

19 установил триггеры 25-27 в нулевое состояние, то импульсы мультивибратора 23 через управляемый ключ

24 поступают на счетные входы последовательно соединенных триггеров 25

27, образующих счетчик распределителя 19.

По мере возрастания кода счетчика на тоиггерах 25-27, через дешиф/ ратор 28 происходит выдача последовательно команд на печать первой, второй, третьей и последующих цифр результата через дешифратор 22 на приводы цифропечатающей машины 21.

Например, последнее перед нулевым состояние счетчика на триггерах

25-27 дешифрируются как команда

"Стоп", устанавливающая в исходное состояние триггер 18 регистрации, что приводит к закрыванию ключа 24 и остановке распределителя 19.

Распределитель 19, собранный по указанной схеме, не допускает повторной регистрации одного и того же груза, т.е. команда "Стоп" может быть снята только подачей команды

"Сброс" сигнализатором 15 грубого неравновесия. т.е. после добавления или убавления груза.

При необходимости все же зарегистрировать дважды один и тот же груз или два груза, различающиеся ненамного, этс может быть сделано с, помощью подачи команды "Сброс" вручную кнопкой.

974137

В реальных производственных условиях, учитывая особенности обЪекта взвешивания, ритм взвешивания и требуемую точность, соответствующим подбором выдержек схему 16 равновесия можно настроить оптимальным образом.При повышенной динамике

I. вь цержки должны быть уменьшены, чтобы не удлинять цикл взвешивания, хотя при этом несколько уменьшается точность °

Формула изобретения

1. Автоматическое весоиэмерительное устройство, содержащее реверсивные счетчики нуля и измерения с преобразователями код-напряжение,выходы которых подсоединены к элементу сравнения, ко второму входу которого подключен датчик, а к выходу - нульорган, выходы которого связаны со входами реверсивных счетчиков сложе ния-вычитания,генератор импульсов, соединенный со счетным входом реверсивного счетчика нуля через управляемый ключ и cc? счетным входом реверсивного счетчика измерения через схему управления скоростью компен- сации, ко входам которой подсоединены выходы счетчика переходов состояния компенсации, связанные со счетным входом последнего через схему совпадения и схему запрета, второй вход которой подключен к входу вычитания реверсивных счетчиков, выходное устройство и цифропечатающую машинку через дешифратор и схему выбора кода поразрядно скоммутированные с реверсивными счетчиками нуЧ ля и измерения, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения быстродействия путем введения порога изменения скорости счета от величины измеряемого веса, в него введены, подсоединенный к выходу нуль-органа сигнализатор грубого неравновесия, управляемая схема равновесия и схема разрешения, причем выход сигнали® затора грубого неравновесия включен на вход сброса счетчика переходов состояния компенсации, выход схемы совпадения связан с управляющим входом схемы равновесия, вход которой !

5 подключен к входу вычитания ревер» сивиых счетчиков, а выход через схему разрешения .- к входу останова схе мы управления скоростью компенсации.

2. Устройства по п. 1, о т л и20 ч а в щ е е с я тем, что, с, целью исключения. повторных регистраций, в него введены распределитель и триггер регистрации, причем выход сигналиэатора грубога Неравновесия вКлю; чен на вход сброса распределителя, первый выход которого подключей к дешифратору, а второй - к триггеру регистрации, второй вход которого 4 соединен с выходом схема разрешения

Зп а выход - со вторым входом распределителя и вторым входом останова схемы управления скоростью компенсации.

Источники информации, 35 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 748257, кл. О 01 R 9/00, G 01 6 9/00, 1978.

2. Аналого-цифровой преобразова,тель Ф/4232. Техническое описание

® 2П4.949.145.ТО (прототип).

974137

Нипц ение

ГнямиЕ

Составитель В.Митряев

Редактор А.Гулько Техред И.Гайду Корректор И.Ватрушкина

Ф

Заказ 8677/55 Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4