Устройство учета расхода материала при порционном дозировании Советский патент 1984 года по МПК G01G13/04 

третьимвходом формирователя импульсов начальных показаний и четвертым входом формирователя числоимпульсного кода начальных показаний, при этом выход -счетчика усреднений соединен с вторым входом блока команд управления, второй вход

счетчика коррекции частоты связан с выходом формирователя опорных импульсов, а четвертый вход формирователя число-импульсного кода сдозированного материала соединен с выходом формирователя импульсов фазового сдвига.

УСТРОЙСТВО УЧЕТА РАСХОДА МАТЕРИАЛОВ ПРИ ПОРЦИОННОМ ДОЗИРОВАНИИ, содержащее сельсин-датчик, ротор которого соединен с осью циферблатного указателя веса, и сче±чик учета, отличающееся тем, что, с целью повышения точности путем увеличен 1я разрешающей способности устройства при обработке информации, в него введены счетчик-регистр начальных показаний, формирователь импульсов начальных показаний, счетчик учета, формирователь число-импульсного кода сдозированного материала, формирователь число-импульсного кода начальных показаний, формирователь импульсов фазового сдвига,. фильтр низкой частоты, фазосдвигаю-т щая цепочка, вход которой подключен к выходу сельсин-датчика, а выход через фильтр низкой частоты соединен с входом формирователя импульсов фазового сдвига, выход которо- . го соединен .с первым входом формирователя число-импульсного кода начальных условий, выход которого соединен с первым входом счетчикарегистра начальных показаний, выход оторого соединен с первым входом формирователя импульсов начальных токазаний, выход которого соединен с первым входом формирователя число импульсного кода сдозированного материала, выход которого соединен с входом счетчика учета, блок команд управления, счетчик усреднения, формирователь опорных импульсов, вход которого связан с входом сельсин-датчика и с источником питающего напряжения, а- выход соединен с первым входом счетчика усреднения, вторым входом формирователя число-импульсного кода начальных показаний, вторым входом формирователя импульсов начальных показаний, .первым входом блока команд управления, первый выход которого i связан с вторым входом счетчика усреднения, третьим входом формирователя число-нмйульсного кода наF чальных показаний и вторым входом с счетчика-регистра начальных показаний, а второй вход блока команд управления связан с третьим входом счетчика усреднения и вторым, входом формирователя число-импульсного кода сдозированного материала, а . также введены делитель частоты, о: двоичный умножитель коррекции част тоты формирователь цены деления, СХ) регистр коррекции частоты счетчик Н ьо коррекций частоты, задающий генератор тактовых импульсов, выход которого связан с входом двоичного № умножителя коррекции частоты и входом делителя частоты, выходкоторого соединен с первым входом регистра коррекции частсэты и первым входом счетчика коррекции частоты, выход которого связан с вторим входом регистра коррекции частоты,выход которого связан с вторым входом двоичного умножителя коррекции частоты, выход - которого связан с входом формирователя цены деления,, выход которого связан с третьим входом формирователя число-импульсного кода сдозированного й1атериала.

1

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано для учета расхода материала при порционном дозировании в различных отраслях промьпиленности (металлургической, пищевой, строительной, и др.) с дозаторами, имеющими циферблатные указ тели веса, снабженные сельсинами.

Известно устройство для измерения количества материала, сдозированного порционным дозатором, содержащее бесконтактные датчики, содиненные с триггером, итоговый элеромеханический счетчик и электромагнитную фрикционную муфту. Это устройство производит суммирование угловых перемещений весовой оси, сзанной через электромеханическую фрикционную муфту с осью стрелки весового дозатора ij.

Недостатком устройства является необходимость перестройки его для различных шкал дозаторов, причем для получения информации о весе требуются дополнительные расчеты.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее сельсин-датчик, ротор которого соединен с ось циферблатного указателя веса, и счетчик учета 23.

Однако использование в качестве датчика угловых перемещений сельсин-приемника, . а также применение кинематической связи между ротором сельсин-приемника и компенсирующим электродвигателем снижает точность работы, известного устройства. Кроме того, использование в устройстве механических и электромеханических подвижных элементов (механических счетчиков, компенсирующих электродвигателей и т.д. ) снижает его надежность в условиях высокой запыленности, влажности, вибрации и т.д., характерных для производства связанного с дозированием материалов. При этом известное устройство не позволяет производить учет расхода материала в натуральных единицах веса на дЬзаторах с различными шкалами без специальной механической перестройки кинематических . связей, а также по своим конструктивным особенностям не может быть использовано для автоматизации учета и контроля расхода материала.

Целью изобретения является повьниение точности путем увеличения разрешающей способности устройства при обработке информации.

Эта цель достигается тем, что в устройство учета расхода материалов при порционном дозировании, содержащее сельсин-датчик, ротор которого соединен с осью циферблатного ука5 зателя веса, и счетчик учета, введены счетчик-регистр начальных по,казаний, формирователь импульсов начальных показаний, счетчик учета, формирователь число-импульсного кода

0 сдозированного материала, формирователь число-импульсного кода началь-. ных показаний, .формирователь импульсов фазового сдвига, фильтр низкой частоты, фазосдвигающая цепочка,

5 вход которой подключен к выходу

сельсин-датчика, а выход через фильтр низкой частоты соединен с входом формирователя импульсов фазового сдвига, выход которого соединен с

0 первым, входом-формирователя числоимпульсного кода начальных условий выход которого соединен с первым входом счетчика-регистра начальных показаний, выход которого соединен

с первым входом формирователя импульсов начальных показаний, выход которого соединен с первым входом формирователя число-импульсного кода сдозированного мат-ериала, выход которого соединен с входом счетчика

40 учета, блок команд управления, счетчик усреднения, формирователь опорных импульсов, вход которого связан с ВХОДО.М сеЛьсин-датчика .и с иСточ НИКОМ питающего напряжения, а выход

45 соединен с первым входом счетчика усреднения, вторым входом формирователя число-импульсного кода начальных показаний, вторым входом формирователя импульсов начальных по50 казаний, первым входом блока команд управления, первый выход которого связан с вторым входом счетчика усреднения, третьим входом формирователя число-импульсного кода начальных показаний и вторым входом счетчика-регистра начальных показаний, а второй вход блока команд управления связан с третьим входом счетчика усреднения и вторым входом фор мирователя число-импульсного кода сдозированного материала, а также введены делитель частоты, двоичный умножитель коррекции частоты, формирователь цены деления, регистр коррекции частоты, счетчик коррекции частоты, задающий генератор так товых импульсов, выход которого связан с входом, двоичного умножителя коррекции частоты и входом де лителя частоты, выход которого соединен с первым входом регистра коррекции частоты и первым входом счетчика коррекции частоты, выход которого связан с вторым входом регистра коррекции частоты, выход которого связан с вторым входом дво ичного умножителя коррекции, частот выход которого связан с входом форм рователя цены деления, выход которого связан с третьим входом формирователя число-импульсного кода сдо зированного материала, третьим входом формирователя импульсов начальных показаний и четвертым входом формирователя число-импульсного код -начальных показаний, при этом выход счетчика усреднений соединен со вто входом блока команд управления, вто рой вход счетчика коррекции частоты связан с выходом.формирователя опор ных импульсов, а четвертый вход формирователя число-импульсного код сдозированного материала соединен с выходом формирователя импульсов фазового сдвига. . На чертеже представлена- блЬк-схе ма устройства. ; Устройство содержит сельсин-датчик 1, фазосдвигагадую цепочку 2 (ре лизована на двух PC-элементах, обес печивающих необходимое амплитуднофазовое преобразование напряжен11й о моток сельсин-датчика J, фильтр 3 ни ней частоты, (подавляющий гармоники основного сигнала 50 Гц, с третьей и выше I, -формирователь 4 импульсбв фазового сдвига (представляющий собой нуль-орган, генерирующий импульс при переходе через нуль синусоидального сигнала на нарастающем участке ), формирователь 5 число-импульСиого кода начальных показаний tпредставляющий собой вентиль, пропускающий тактовые импульсы по разрешению от блока управления и в интервалах между опорн гал импульсом и импульсом фазового сдвига ), счетчик-регистр 6 начальных показаний, Лоомирователь 7 опорных импульсов | аналогичный формирователю 4 ), счетчик 8 усреднения с двумя входами разрешения счета, формирователь 9 импульсов начальных показаний (выполненный на счетчике с предустановкой для генерации импульсов, сдвинутых по отношению к опорным на задаваемое внешним кодом число периодов тактовых импульсов 7, блок 10 управления (выполненный на двух триггерах, которые устанавливаются в единицу соответственно по сигналам включения впускного и выпускного зат воров с тактир(ованием их опорными импульсами. Триггеры устанавливаются в исходное, состояние по импульсу, от счетчика 8 ycpeднeниfi, формирователь 11 число-импульсного кода сдозированного. материала (выполненный аналогично формирователю 5), счётчик 12 учета, задающий генератор 13 тактовых импульсов, двоичный умножитель 1.4 коркоррекции частоты, формирователь 15 цены деления (выполненный на двоичном умножителе, делитель 16 частоты регистр 17 коррекции частоты, счетчик 18 коррекции частоты со сбросом по заднему фронту очередным импульсрм с делителя 16 частоты. Фазные обмоткисинхронизации сельсин-датчика 1, ротор кбторого соединен с осью циферблатного указателя веса (вход А), фазосдвигающая цепочка 2, фильтр 3 нижней частоты, формирователь 4 импульсов фазового сдвига соединены последовательно. Формирователь 4 импульсов фазового сдвига подключен к формирователю 5 число-импульсного кода начальных показаний, выход которого соединен со счетчиком-регистром 6 начальных показаний, и к формирователю 11 число-импульсного кода сдозированного материала, выход которого соединен со счетчиком 12 учета. При этом счетчик 12 учета имеет выход Е, с которого на внешнее устройство (например ЭBM может быть передана информация о порции отдозированного материала или его суммарном расходе. Выход счетчика-регистра 6 начальных показаний соединен с формирователем 9 импульсов начальных показаний, выход которого соединен с формирователем 11 число-имг}ульсНого кода сдозированного материала. Входы блока 10 управления подсоединены к элементам управления исполнительньпии механизмами впускного (вход В) и выпускного (вход г/ затворов дозатора, а один иЗ выходов соединен с формирователем 11 число-импульсного кода сдозированного материала и счетчмком 8 усреднения. Другой выход блока .10 соединен со счетчиком 8 усреднения, формирователем 5 число-импульсног кода начальных показаний и счетчи ком-регистром 6 начальных показаний. Остальные входы блока 10 управления соединены со счетчиком 8 усреднения и формирователем 7 опорных импульсов, вход которого динен с сетевым напряжением (вхо подаваемым также на вход сельсин-датчика 1. Кроме того, выход формирователя 7 опорных импульсов соединен со счетчиком 8 усреднени формирователем 5 числб-импульсног кода начальных показаний,: формиро вателем 9 импульсов начальных показаний и счетчиком 18 коррекции, частоты, другой вход которого сое динен с делителем 16 частоты. Зад ющий генератор 13 тактовых импуль сов соединен с двоичным умножителем 14 коррекции частоты и делителем 16 частоты, выход которого соединен с регистром 17 коррекции частоты. Выход регистра 17 ко рекции частоты подключен к двоичному умножителю 14 коррекции частоты/ вькод которого соединен с формирователем 15 цены делителя, на другом выходе которого вход Д задан код цены деления, а выход его соединен с входами формирова теля 5 число-импульсного кода начальних показаний, формирователя импульсов начальных показаний и формирователя 11 число-импульсног кода сдозированного материала. Устройство работает следующим образом. Напряжение питания промышленно частоты подается на обмотку возбуж дения сельсин-датчик 1 вход Б . обмотках синхронизации сельсиндатчика модулируются напряжения в зависимости от угла поворота рото ра, ось которого непосредственно Соединена с осью весовой стрелки циферблатного указателя дозатора (вход А 1, что обеспечивает переда чу углового положения стрелки на сельсин-датчик. Эти напряжения по тупают на фазосдвиганадую цепочку где преобразуются в напряжение с постоянной амплитудой и фазой, ли нейно зависящей от угла поворота ротора. Напряжение с фазосдвигающе цепочки 2 поступает на фильтР.З нижней частоты. Этот фильтр ослабл ет дополнительные погрешности от высших гармоник, проникающих в устройство из сети и возникающих из-за нелинейных характеристик элементов сельсина. Для отсчета фазового сдвига в формирователе 7 опорых импульсов формируется короткий опорный импульс по напряжению, питающему сел син. Этот импульс формируетсяпри прохождении через нуль синусоиды питающего напряжения на ее нарастающем участке. По сигналу открытия затвора расходного бункера (вход BJ и ближайшему опорному импульсу на выходе блока 10 управления появляется импульс, который снижмает удержание в нуле счетчика 8 усреднения, снимает блокировку с фор-, мирователя 5 число-импульсного кода начальных показаний и своим передним фронтом производит установку в исходное состояние счетчикарегистра начальных показаний. Формирователь 5 число-импульсного кода начальных показаний фор мирует. чиcлo-импyJrIьcный код показаний весов в начальный момент загрузки путем заполнения интервала между опорным ,импульсом и импульсом фазового сдвига тактовыми импульсами, поступающими от формирователя 15 цены деления с периодом, определяемым используемой шкалой дозатора. Для того, чтобы повысить достоверность и надежность получаемой от сельсина информации, формирователь 5 число-импульсного кода начальных показаний формирует несколько периодов число-импульсного кода. Кратность- (число периодов) числоимпульсного кода равна коэффициенту пересчета счетчика Д усреднения. С помощью этого счетчика измерение фазового сдвига производят в течение N периодов, -подсчитываемых по опорным импульсам. По разрешающему сигналу блока 10 управления счетчик.8 усреднения . производит подсчет опорных импульсов формирователя 7 опорных импульсов. При переполнении счетчика 8 усреднения сигналом обратной связи выключается блок 10 управления и заканчивается формирование числоимпульсного кода в формирователе 5 число-импульсного кода начальных показаний. Период усреднения назначает ся заведомо меньше време.Ни, проходящего от момента подачи сигнала на исполнительные механизмы дозатора и до начала изменения показаний весов дозатора. Формируемый -в форми- . рователе 5 число-импульсного кода началь.ных показаний N -кратный число-импульсный код поступает на предварительно обнуленный сигналом с блока 10 управления счетчик-регистр 6 начальных показаний, где усредняется путем деления его на N и заполняется до поступления очередного сигнала об открытии расходного бункера. Код, установленный на выходе счетчика-регистра 6 начальных показаний с помощью опорных тактовых импульсов, сформированных в формирователе опорных импульсов 7, преобразуется в формирователе 9 импульсов начальньлх показаний в периодические и myльcы временное положение которых по отношению к опорным определяется начальным положением сельсин-датчика 1 .. . По окончании дозирования и отрытии выпускного затвора блок 10 управления по сигналу, поступакмцему на вход Г I выпускной затвор открыт I, и ближайшему опорному импульсу снимает удержание в нуле счетчика 8 усреднения и блокировку с формирователя 11 число-импульсного кора сдозированного материала Счетчик 8 усреднения и блок 10 управления взаимодействует с формирователем 11 число-импульсного кода сдозированного материала аналогично их совместной работе с формирователем 5 число-импульсного кода начальных показаний при загрузке. Формирователь 11 число-импульсного кода сдозированного материала формирует N -кратный число-импульсный код сдозированного материала путем заполнения тактовыми импульсами интервала между импульсом начальных показаний, формируемым в формирователе 9 нач альных показаний (в формирователе число-импульсного 5 кода начальных показаний в качес ве тактового импульса используется опорный), и импульсом фазового сдвига, временное расположение кото рого изменяется вследствие поворота ротора сельсин-датчик 1 после загрузки дозатора. Следовательно, чис ло-импульсный код, сформированный в формирователе 11 число-импульснОг кода сдоэированного материала-, равенразности конечных и начальных показаний весов, соответствукгдей количеству загруженного материала, выраженного в единицах веса. С формирователя 11 число-импульсного код сдозированного материала N-кратный число-импульсный код сдозированного материала поступает на счетчик 12 учета, где усредняется путем делен его на N и накапливается. Счетчик 12 учета имеет выход Е, с которого на внешнее устройство например ЭВМ может быть передана инфор мация о порции отдозированного материала или его сут арном расходе. Одним из условий точной работы предлагаемого устройства является постоянство отношений частоты пита ющего напряжения сельсин-датчика 1 к частоте тактовых импульсов, генерируемых генератором 13 тактовых импульсов. Но так как сельсин запитывается сетегвым напряжением про мышленной частоты, период которого нестабилен, то при неизменном пери тактовых импульсов происходит изменение этого соотношения, что Гведет к потере точности устройства. Для устранения этого недостатка необходимо производить коррекцию, частоты тактовых импульсов по изменяющейся частоте питающего напряжения. Эта задача решается следующим образом. Частота выходных импульсов двоичного умножителя 14 коррекции частоты равна l4 , где f. - частота импульсов генератора тактовых импульсов 13; N - двоичный код корректирующего множителя, представленный регистром 17 коррекции частоты. формируется с периодичностью, определяемой выходными импульсами делителя 16 частоты. Длительность периода (t) , в течение которого формируется новое значение Н равна . где Т. 5 - период задающих тактовых импульсов генератора 13 N.j(, - коэффициент деления делителя 16 частоты. Очередной импульс с делителя. 16 частоты по переднему фронту записы-: вает в регистр 17 коррекции частоты код со счетчика 18 коррекции частоты, а по заднему фронту устанавливает счетчик 18 в исходное состояние. Начинается новый цикл его работы. В течение этого цикла на выходе регистра 17 коррекции частоты присутствует записанный в него двоичный код N-f7 помощью которого двоичный умножитель 14 коррекции частоты производит коррекцию частоты импульсов, поступающих на -него от задающего генератора 13 тактовых импульсов. Двоичный код корректирующего множителя N 17 формируется на счетчике 18 коррекции частоты путем подсчета на нем сетевых-импульсов в течение периода t. Следовательно N,,.ifc, где fc. частота сетевого питающего напряжения. .3l3 b c или, учитывая, что l4Nf6 fc , получаем требуемое постоянство отношения частоты сети и тактовых импульсов, г -.N, const. Скорректированная частота тактовых импульсов двоичного умножителя 14 коррекции частоты поступает в формирователь 15 цены деления, который

в соответствии с кодом, устанавливаемым по входу Д и назначаемым в за виснмости от применяемого типа циферблатного указателя веса, производит понижение частоты тактовых импульсов и формирует последовательность импульсов с частотой, требуемой для отсчета измеряемого сигнала в натуральных единицах веса.

При использовании предлагаемого устройства учета расхода материала

при порционном дозировании повышается точность учета расхода матриала при порционном дозировании. Благодаря применению в качестве датчика угловых перемещений весо5 вой стрелки дозатора сельсин-датчика не требуется дополнительная доработка циферблатных указателей и не нарушается работа сельсина . в режиме индикаторной дистанцион10 ной передачи.