Цифровой многоинтегральный прибор для тензометрических весов Советский патент 1983 года по МПК G01G3/147 G01G23/37 

второй И третьей схем совпадения под-, ключены к схеме ИЛИ, а выход четвертрй схемы совпадения - к сигналиэатЬру старшего диапазона.

4. Прибор попп. 1-3, отли чающийся тем, что схема кор ректировки результата измерения выполнена в виде ячейки запрета и ячейки имитации, причем входы ячейки за-:.. прета подключены к выходам интегрирующего счетчика и триггера минимума блока калиброванных разбалансов, выход триггера максимума которого и выход ячейки памяти соединены с входом ячейки имитации, выход которой подключен к выходному блоку.

1. ЦИФРОВОЙ МНОГОИНТЕГРАЛЬНЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕСОВ, содержащий реверсивный счетчик, одни выходы которого подключены к входам интегрирующего счетчика, другие - к входам датчиков минимума и макснмуЛа, а третьи - к преобразователю код-аналог, выход которого, выход моста нуля и ВЕЛХОД тензодатчика весов подключены к нульоргану, выходы которого подключены к управляющим входам реверсивного счетчика, к счетному входу которого подключены генератор импульсов и счетчик числа ввода кодов, выходы . , которого соединены с блоком управления и с интегрирующим счетчиком, выходы которого подключены к выходному блоку, отличающийся тем, что, с целью повьпиения точности в наначале и в конце шкалы измерения путем приведения входного сигнала в среднюю зону шкалы, в него введены блок калиброванных разбалансов, дешифратор диапазонов и схема корректировки результата измерения, причем входы блока калиброванных разбалансов соединены с выходами датчиков минимума и максимума а выходы - с блоком управления и с одним из входов дешифратора, другой вход которого и вход Схемы корректировки результата соединены с выходом интегрирующего счетчика, а выходы дешифратора подключены к входу выходного блока и к входу схемы корректировки результата, выход которой подключен к выходному блоку. 2.Прибор по п. 1, отличающийся тем, что блок калиброванных разбалансов выполнен в виде триггеров максимума и минимума, двух схем совпадения, двух ключей, двух элементов выдержки времени, схемы ИЛИ и cxeNttj запрета, причем входы триггеров максимума и минимума через схемы совпадения соединены соответственно с датчиками максимума и минимума, а их ходы соединены с входами схемы корректировки результата измерения и через ключи и элеменагл выдержС ки времени - с двумя входами схемы ИЛИ, третий вход которой подключен к выходу схемы запрета, входы которой подключены к выходам максимума и минимума. 3.Прибор по пп. 1 и 2, о т л и tmick чающийся тем, что дешифратор диапазонов выполнен в виде четырех схем совпадения, сигнализатор СО младшего и старшего диапазонов, инвертора и ключа, причем один вход инвертора и одни входы второй и ) вертой схем совпадения через ключ СП) соединены с выходом интегрирующего счетчика, один выход инвертора соединен с одними входами первой и третьей схем совпадения, а другой выход инвертора соединен с другими входами первой и второй схем совпадения другие входы третьей и четвертой схем совпадения соединены с выходом триггера максимума блока калиброванных разбалансов, выход триггера минимумов которого соединен с другим входом инвертора, выход первой схемы совпадения подключен к сигнализатору младшего диапазона, выходы

1

Изобретение относится к весоизмерительной технике.

Известны электрические весы с цифровым отсчетом, содержащие реверсивный счетчик, сумматор, переключатели .

В этом устройстве вес груза в электронном блоке уменьшается, на заданное число п весовых единиц и вводится в сумматор.

В диапазоне взвешивания ,лежаще за точкой максимального веса груза сумматор.прибавляет к вводимому значению веса ц+ 1 весовую единицу, а в диапазоне взвешивания, лежащем ниже нулевой точки, сумматор добавляет к вводимому в него 3;Начению веса VI - 1 весовых единиц 1.

Данное устройство обеспечивает повышение точности измерения веса, лежащего у границ шкалы измерения, однако онЪ не пригодно в случае использования многоинтегрального метода измерения.

Наиболее близким ,к изобретению по технической сущности является цифровой многоинтегральный прибор для тензометрических весов, содержащий реверсивный счетчик, одни выходы которого подключены к входа.м интегрирующего счетчика, другие к входам датчиков минимума и максимума, а третьи - к преобразователю код-аналог, выход которого, выход моста нуля и выход тензодатчика весов подключены к нуль-органу, выхды которого подключены к управля:ющи входам реверсивного счетчика, к

счетному входу КОТОРО.ГО ПОДКЛЮЧ€.Н

генератор импульсов, и счетчик числ ввода кодов, выходы которого со€;динены с блоком управления и с интегрирую1 1Им счетчиком, выходы которого подключены к выходному блоку 2

Недостаток известного устройства заключается в понижении точности при измерениях в начале и в конце шкалы.

Этотнедостаток вытекает из принципа действия многоинтегрального пробора, заключающегося в многократном внесении в интегрирующий счетчик кода измерительного реверсивного счетчика (обычно 100 или 1000 ра с последующим отбрасыванием при индикации или регистрации соответственно двух или трех декад. Реверсивный счетчик в состоянии равновесия переходит то в режим Сложение, то в режим Вычитание благодаря работе нуль-органа.

В то же время код реверсивного счетчика изменяется под действием помех или динамических воздействий Дударов, вибрации и т.д.) .

Поскольку реверсивный счетчик измерения имеет схему останова счета при значении кода 00000, если при этом происходит вычитание, и при значении 9999, если происходит сложение все отрицательные значения сигнала будут представлены кодом 0000 реверсивного счетчика, а все значения сигнала выше верхнего предела шкалы - кодом 9999. В итоге суммирования в начале шкалы известный прибор завышает результат, по- скольку не чувтствует отрицательных значе.ний сигнала, а в конце шкалы занижает.

Целью изобретения является повышение точности измерения в начале и в конце шкалы измерения за счет приведения входного сигнала в среднюю зону шкалы.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой многоинтегральный прибор для тензометрических весов, содержащий реверсивный счетчик , одни выходы которого подключены к входам интегрирующего счетчика, другие - к входам датчиков минимума и максимума, а третьи - к преобразователю код-аналог, выход которого, выход моста нуля и выход тензодатчика весов подключены к нуль-органу, выходы которого подключены к управляющим входам реверсивного счетчика, к счетному входу которого подключены генератор импульсов и счетчик числа ввода кодов выход1з1 которого соединены с блоком управ.пения и с интегрирующим счетчиком, выходы которого подключены к выходному блоку, в него введены блок калиброванных разбалансов, дешифратор диапазонов и схема корректировки результата измерения, причем входы 6jioKa калиброванных разбалансов соединены с выходами датчиков минимума и максимума, а выходы - с блоком управления и с одним входом дешифратора, другой вход которого и вход схемы корректировк результата соединены с выходом интегрирующего счетчика, а выходы дешифратора подключены к входу выходного блока и к входу схемы корректировки результата, выход которой подключен к выходному блоку.

При этом блок калиброванных разбалансов выполнен в виде триггеров максимума и минимума, двух схем совпадения, двух ключей, двух элементов выдержки времени, схемы ИЛИ и схемы запрета, причем входы триггеров максимума и минимума ч.ерез схемы совпадения соединены с соответственно с датчиками мак,симума и минимума, а их выходы соединены с входами схемы корректировки результата измерения и через ключи и элементы выдержки врмени - с двумя входами схемы ИЛИ, третий вход которой подключен к выходу схемы запрета,- входы которой подключены к выходам датчиков максимума и минимума.

Кроме того, дешифратор диапазонов выполнен в виде четырех схем совпадения, сигнализаторов младшего и старшего диапазонов, инвертора и ключа, причем один вход инвертора и одни входы второй и четвертой схем совпадения через ключ соединены с выходом интегрирующего, счетчика, один выход инвертора соединен с одними входами первой и третьей схем совпадения, а другой выход инвертора соединен другими входами первой и второй схем совпадения, другие входы третьей и четвертой схем совпадения соединены с выходом триггера максимума блока калиброванных разбалансов , выход триггера минимума которого соединен с другим входом инвертора, выход первой схемы совпадения подключен к сигнализатору младшего диапазона, выходы второй и третьей схем совпадения подключены к схеме ИЛИ, а выход четвертой схемы совпадения к сигнализатору старшего диапазона

Схема корректировки результата измерения выполнена в виде ячейки запрета и ячейки имитации, причем входы ячейки запрета подключен к выходам интегрирующего счетчика и триггера минимума блока калиброванных разбалансов, выход триггера максимума которого и выход ячеи ки памяти соединены с входом ячейки имитации, выход которой подключен к выходному блоку.

На фиг. 1 изображена блок-схема прибора; на фиг. 2 - блок калиброванных разбалансов, дешифратор диапазонов и схема корректировки результата.

Цифровой многоинтегральный при0бор содержит преобразователь 1 код - аналог, поразрядно скоммутированный с реверсивным счетчиком 2, заполняемым импульсами генератора 3 по командам нуль-органа 4. Сигнал преобразователя 1 компенсирует

5 сигналы измерительного (например, тензометрического датчика 5 и моста 6 нуля с резистором 7 начальной балансировки, используемым, например, для компенсации веса

0 тары.

Для переноса кода выходы реверсивного счетчика 2 связаны с интегрирующим счетчиком 8, старшие триггеры 9 которого скоммутирова5ны для индикации или регистрации с выходным блоком 10 непосредственно, а выбранный триггер 11 - через схему 12 корректировки результата. Интегрирование производит0ся по командам блока 13 управления и счетчика 14 числа вводов кода.

Датчик 15 минимума и датчик 16 максимума представляют собой схемы совпадения соответственно по

5 нулям и единицам старших триггеров 17 реверсивного счетчика 2. Датчик 15 минимума срабатывает, например, если код четырехзарядного реверсивного счетчика 2 меньше 100, а датчик 16 максимума - если код

О больше 9900.

Блок 18 калиброванных разбалансов, управляемый кнопкой 19 Измерение и датчиками 15 и 16, подключает калиброванные резисторы

5 20 н 21 своими контактами 22 и 23, а выход Начало измерения блока 18 подключен к входу блока 13 управления.

0

Выход блока 18 калиброванныхразбалансов подключен к выходному ;устройству 10 и схеме 12 корректировки результата через дешифратор 24 диапазонов. Для смены диапазонов имеется переключатель 25 и

5 резисторы 26 и 26 диапазонов.

Блок 18 калиброванных разбалансов (фиг. 2) содержит схемы 28 и 29 совпадения, триггер 30 минимума, триггер 31 максимума, ключи

0 32 и 33, элементы 34 и 35 выдержки времени, схему 36 запрета, на запрещающие входы которой посту-пают сигналы датчиков 15 и 16 минимума и максимума.

5

Сигнал Измерение, подаваемый кнопкой 19, проходит на вход блока 13 управления через схему ИЛИ 37. Контакты 22 и 23, подключающие калиброванные резисторы 20 и 21 к мосту б нуля, являются контактами ключей 32 и 33. Дешифратор 24 диааазонов (фиг. 2) содержит ключ 38, управляемый командой Конец измерения блока 13 управления, инвертор 39, схемы 40-43 совпадения. Схемы 41 и 42 совпадения связаны через схемы ИЛИ 44 с выходным блоком 10, а схемы 40 и 43 подключены к сигнализаторам 45 и 46 со-ртветственно младшего и старшего диапазонов.

Схема 12 корректировки результата измерения содержит ячейку 47 запрета и ячейку 48 имитации, соединенные последовательно и коммутирующие выход триггера 11 интегрирующего счетчика 8 с входом выходного блока 10.

Выход cxeNM ИЛИ 44 использован например, для подачи питания на дешифратор выходного блока 10, с тем, чтобы индицировать или регистрировать только скорректированный результат, находящийся в пределах шкалы прибора. При работе В средней части шкалы прибора подача питания на выходной блок 10 производится через нормально замкнутые контакты 49 и 50 ключей 33 и 32, а при работе на краю шкалы через выходной контакт 51 cxeMt-a ИЛИ 44.

Цифровой многоинтегральный прибор работает следующим образом.

Если .измеряемая величина такова, что не срабатывает ни датчик 16 максимума, ни датчик 15 минимума измерение производится не за пределами шкалы)/ то при нажатии кнопки 19 Измерение через схему 36 запрета и схему ИЛИ 37 импульсом Начало измерения запускается блок 13 управления, по команде которого начинается перенос кода реверсивного счетчика 2 в интегрирующий счетчик 8. При подсчете заданного количества переносов, например 100 раз, счетчик 14 часов вводов кода выдает команду на оквнчание переносов, а на выходе блока 13 управления формруется команда Конец измерения.

Рассмотрим работу дешифратора 2 диапазона и схемы 12 корректировки результата.

Пусть при срабатывании датчика 16 максимума потенциал на выходе триггера 31 ( точка а на фиг. 2) стновится- равньлм логической единице (ранее был потенциал логического нуля),

, Соответственно потенциал на выходе ключей 32 и 33 (точка d на фиг. 2 ) при срабатывании датчиков 15 и 16 становится равным нулю ( до срабатывания был равен единице).

Поскольку в рассматриваемом случае не сработал ни датчик 15, ни датчик 16, то на выходе ячейки 47 запрета имеем единицу, а на выходе ячейки 48 имитации - нуль.

Ячейка 47 запрета представляет собой схему совпадения по единицам, поэтому ее выходной сигнал определяется выходом выбранного триггера 11 интегрирующего счетчика 8. Если на выходе триггера 11 нуль, то и на выходе ячейки 47 нуль, если же на выходе триггера 11 - единица, то и на выходе ячейки 47 - единица.

Ячейка 48 представляет собой схему ИЛИ, поэтому наличие на любом ее входе единицы обеспечивает единицу на выходе. Следовательно, на входе блока 10 тот же потенциал, что и на выходе триггера 11, т.е, код интегрирующего счетчика 8 дешифрован без коррекции.

Поскольку ни один из ключей 32 и 33 не сработал, то контакты 49 и 50 остались замкнутыми и обеспечили индикацию или регистрацию кода выходным блоком 10.

В рассмотренном случае при открывании ключа 38 по команде Конец измерения на входах схем совпадения по единицам присутствует нулевой потенциал (точки Q, 1 на фиг. 2 ), поэтому схема ИЛИ 44 или сигнализаторы 45 и 46 младшего и старшего диапазонов не срабатывают, а на выходе нулевой потенциал обеспечивается благодаря работе инвертора 39, преобразующего единичный потенциал на входе в нулевой на выходе ( или наоборот).

Рассмотрим теперь работу прибора при измерении величины в начале шкалы или меньшей начального значения, т.е. при срабатывании датчика 15 минимума. В этом случае при нажатии кнопки 19 через схему 28 совпадения срабатывает триггер 30 минимума. При этом схема 36 запрета будет закрыта потенциалом датчика 15, так что сигнал Начало измерения с вьзхода схемы 36 пройти не может.

Вместе с триггером 30 срабатывает ключ 32, контактом которого 22 (фиг. 1)к месту 6 нуля подключается калиброванный резистор 20, обеспечивающий положительный (т.е. в сторону увеличения измеряемой величины разбаланс, величина которого заранее подбирается равной, Например, 1000 единицам шкалы при

бора и соответствующей номиналу выбранк Ьго триггера 11 интегрирующего счетчика 8. Таким образом, номиналы резистора 20 и триггера 11 жестко взаимосвязаны.

При подключении резистора 20 рановесие в приборе нарушается, срабатывает нуль-орган 4, переводя реверсивный счетчик 2 в режим сложения. Через некоторое время, меньшее времени выдержки 34, равновесие в приборе будет восстановлен благодаря заполнению реверсивного счетчика 2 импульсами генератора 3. Код счетчика 2 увеличивается на 1000 единиц, т.е. вместо, предположим, первоначального кода в среднем 0020 единиц, в реверсивном счетчике 2 устанавливается код в среднем 1020 единиц. Термин в среднем употреблен в том смысле, что код реверсивного счетчика 2 постоянно рыскает около некоторого среднего значения, что и состляет особенность многоинтегральных приборов. Смысл такого сдвига от нулевых значений кода в положительную область состоит в том, что при работе в области нулевых значений принципиально существует тенденция к завышению результата, вызванная тем, что значения кода реверсивного счетчика 2 { и соответственно измеряемой величины меньше нуля отображаются в результирующем коде интегрирующего счетчика 8-нулевыми (т.е. большими, чем в действительности) кодами, так как при всех значениях измеряемой величины, меньшей нуля, код реверсивного счетчика 2 нулевой.

После отработки разбаланса сигналом с выхода элемента 34 выдержки времени через схему ИЛИ 37 запускается импульсом Начало измерения блок 13 управления.

Увеличенный код реверсивного счетчика 2 переносится, предположим 100 раз, в интегрирукяций счетчик 8, при этом счетчик 14 подсчитывает -число вводов кода и по окончании измерения блоком 13 управления выдается сигнал Конец измере ния.

При этом в старших декадах интегрирующего счетчика 8, т.е. в декадах, соединенных с выходным блоком 10 и подлежащих индикации или регистрации, набрано число, предположим 1020. Поскольку на самом деле измеряемая величина равнялась 20 единицамf покажем как это отображается выходным блоком 1

Так как срабатывал датчик 15 минимума, то на выходе б ключа 32 присутствует нулевой потенциал. Поэтому единичный потенциал триггера 11 (поскольку код счетчика 1020

не будет передан на выход ячейки 47 запрета и соответственно на вход ячейки 48 имитации. На другой вход ячейки имитации 48 поступает нулевой потенциал с выхода триггера 31 максимума, который не срабатывал.

Таким образом, на выходе ячейки 48 будет нулевой потенциал, т.е. при единичном выходе триггера 11

0 на выходной блок 10 передается нуль, т.е. дешифрируется число 0020, вместо числа 1020, в интегрирующем счетчике 8. При открывании ключа 38 импульсом Конец измерения.единич5ный потенциал с триггера 11 поступает на схемы 41 и 43 совпадения и нулевой ( благодаря инвертору 39) на входы схем 40 и 42. Так как схемы 40-43 осуществляют совпадение

0 по единицам, то единственная схема, на входе которой имеется две единицы, будет схема 41, с выхода которой срабатывает схема ИЛИ 44, выходной контакт которой 51 замыка5ется.

Питание дешифратора выходного блока 10 обеспечивается этим контактом, так как контакт 50 разомкнут (его ключ 32 сработал}.

Таким образом, при малом положи0тельном входном сигнале обеспечивается его точное измерение и правильная индикация (регистрация).

Рассмотрим случай, когда измеряемая величина отрицательная

5 (предположим 50 единиц).

В этом случае после окончания переносов кода из счетчика 2 в счетчике 8 будет накоплено 950 единиц, т.е. триггер 11 не установит0ся в единичное значение. При нулевом выходе триггера 11 единичный потенциал поступит на схемы 40 и 42 совпадения, Н-а входах схем 40 и 41 также существует единичный потенциал, так как триггер 30 мини5мума сработал.

Таким образом, только на всех входах схемы 40 присутствуют единицы, вследствие чего срабатывает сигнализатор 45 младшего диапазона,

0 представляющий собой, например, табло с подсветкой. Перейти на младший диапазон. Дешифратор выходного блока 10 при этом не получает питания, так как схема 44 не

5 сработала и ее контакт 51 остался разомкнутым, контакт 50 также разомкнут, таккак сработал ключ 32.

Неправильный результат при этом

0 не индицируется вообще.

В соответствии с указанием сигнализатора 45 оператор переключателем 25 включает резистор 27 диапазона, соответствующий разбалансу, равному всей шкале прибора (на5пример 10000 единиц), после чего измерение производится повторно о Операция смены диапазона может бьать легко автоматизирована, что здесь не рассматривается ввиду непринципиального характера вопроса Триггеры 30 и 31 перед очередным измерением устанавливаются в нуле вое положение одним из известных способов, например от кнопки 19 с Применением ускоряющей емкости, подключенной на шину сброс триггер 36 и 31. Рассмотрим работу прибора в том с|1учае, когда измеряемая величина находится вблизи верхнего предела шкалы. Пусть истинное значение кода 9950 и сработал датчик 16 максимума. Ключ 33 подключает к мосту нуля калиброванный резистор 21, сдви гающий код реверсивного счетчика на 1000 единиц в сторону уменьшени После декомпенсации код реверсивного счетчика 2 будет в среднем 8950 единиц, т.е. триггер 11 имеет нулевой потенциал, а должен был иметь единичный (9 4+2+2+1, так как прибор работает в коде , ,2,2,1). На выходахQ и О блока 18 имеем единичный потенциал. На входах ячейки 47 запрета единица и нуль, а на выходе - нуль. На одном из входов ячейки 48 - нуль, на другом единица, на выходе - единица, поскольку ячейка 48 имитации представ ляет собой схему ИЛИ по единицам. Таким образом, на выходной блок 10 будет передана единица, хотя на выходе триггера 11 - нуль, т.е будет дешифрировано число 9950, хотя в интегрирующем счетчике 8 8950. На входах схем 40 и 41 совпаде-ния - нули благодаря инвертору 39 а на входах 42 и43 - единицы. Схема 42 является единственной, на обоих входах которой единицы, благодаря чему срабатывает схема ИЛИ 44 и через ее контакт 51 получает питание дешифратор выходного блока 10. Пусть теперь истинное значение кода 10020 и датчик 16 сработал. После включения калиброванного резистора 21 код реверсивного счетчика 2 станет в среднем равным 9020, т.е. триггер 11 установится в единичное положение. Единичный потенциал появляется на входах схем 41 и 43 и на обоих входах схемы 43, что приводит к срабатыванию сигнализатора 46 старшего дИапазона. Неверный код не индицируется, Tait как контакт 51 не замкнут, а контакт 49 разомкнут, так как ключ 33 сработал. Оператор по указанию сигнализатора 46 переключателем 25 подключает резистор 26 диапазона к мосту 6 нуля и повторяет измерение . Номинал резистора 26 подобран так, что создает разбаланс, равный шкале прибора, например 10000 единиц. Таким образом, предлагаемый прибор обеспечивает точное измерение как в середине, так и по краям шкалы, т.е. имеет повышейную точность по сравнению с известным. Кроме того, в предлагаемом приборе решена задача переключения диапазонов, что принципиально невозможно в известном, так как ошибка последнего в начале и конце шкалы не позволяет правильно определить границы диапазонов.

26 25 27

Фи2..1

Фиг.2