Цифровое устройство для взвешивания подвижных объектов Советский патент 1984 года по МПК G01G23/36 

Изобретение относится к весоизме рительной технике, в частности к устройствам для взвешивания вагонов на ходу в составе поезда. Известно цифровое весоизмеритель ное устройство, содержащее тензодатчик и преобразователь код-напряжение, подключенные к входам элемен та сравнения, выход которого подсоединен к нуль-органу, связанному с последовательно соединенными пороговым элементом, триггером, блоком выдержкой времени не реверсивным счетчиком, выходы которого поразрядно подключены к преобразователю код-напряжение и устройству ввода кода, связанному с интегрирующим счетчиком и ключевой схемой, управляющий вход которой объединен с вхо дом счетчика числа вводов кода, а выход последнего подсоединен к блоку управления, кроме того, детектор компенсации, триггер синхронизации схему совпадения, причем входы схем совпадения соединены с выходом выд ржки времени и детектора компенсаци а выход - с входом триггера синхронизации, связанного также с блоком управления, выход триггера синхронизации скоммутирован с управляющим входом ключевой схемы, а вход детек тора компенсации подключен к одной из шин Сложение-вычитание нуль-ор гана 13. Однако устройство характеризуется недостаточным быстродействием, вызванным тем обстоятельством, что для получения приемлемого по точности результата в устройстве применен метод интегрирования, т.е. многократного заноса ряда последовательных реализаций кода измерительного реверсивного счетчика в интегрирующий счетчик. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ци ровЪе устройство для взвешивания по движных объектов, содержащее реверсивные счетчики нуля и измерения с преобразователями код-напряжение, выходы которых и выход весоизмерительного датчика подсоединены к эл менту сравнения, связанному с нульоргансм, выходы которого подключены к шинам Сложение-вычитание реверсивных счетчиков нуля и измерения, распределитель регистрации с командным триггером, скоммутированный с дешифратором, через который выходы реверсивного счетчика измерения под ключены к выходному прибору, генера тор импульсов и делитель частоты, через ключи высокой, средней и низкой скорости соединенные со счетными входами реверсивного счетчика из мерения, сигнализатор грубого нерав новесия, связанный с управгляющим входом ключа высокой скорости, схему фиксации момента регистрации и блок установки нуля, подключенный к реверсивным счетчикам С. Недостаток известного устройства заключается в его неудовлетворительном быстродействии. При наезде-выезде оси срабатывает сигнализатор грубого неравновесия, обнуляя счетчик переходов состояния компенсации, что приводит к заполнению реверсивного счетчика измерения с высокой скоростью. После достижения первого состояния компенсации (равновесия) заполнение реверсивного счетчика измерения продолжается с прежней (высокой) скоростью до нового состояния компенсации (равновесия). Далее следуют два перехода через состояние компенсации со средней скоростью компенсации и три состояния компенсации на низкой скорости заполнения. Таким образом, измерение в устройстве завершается как бы после многократного топтания вокруг состояния равновесия, что удлиняет процесс взвешивания. недостаток устройства состоит в том, что после перехода на низкую скорость.дополнительно возникающий по какой-либо причине разбаланс (меньший, чем порог срабатывания сигнализатора грубого неравновесия) отслеживается с низкой скоростью, что недопустимо удлиняет процесс взвешивания. Цель изобретения - повышение быстродействия за счет использования для грубого уравновешивания иа высокой скорости до начала регистрации. Поставленная цель достигается тем, что в цифровое устройство для взвешивания подвижных объектов, -содержащее реверсивные счетчики нуля и (Измерения с преобразователями коднапряжение, выходы которых и выход весоизмерительного датчика подсоединены к элементу сравнен я, связанному с нуль-органом, выходы которого подключены к шинам, Сложение-вычитание реверсивных счетчиков нуля и измерения, распределитель регистрации с командным триггером, cкo wyтированный с дешифратором, через который выходы реверсивного счетчика измерения подклю1чены к выходному прибору, генератор импульсов и делитель частоты, через ключи высокой, низкой и средней скорости соединенные со счетными входами реверсивного счетчика измерения, сигнализатор грубого неравновесия, связанный с управляющим входом ключа высокой скорости, схему фиксации момента регистрации и блок установки нуля, подключенный к реверсивным счетчикамг введены блок выдержки времени и ключ регистрации, а сигнализатор грубого неравновесия выполнен в виде компаратора, подключеиного к информационным входам D-триггеров, первые выходы которых объединены ключевой схемой, а вторые выходы через ключи, скоммутированные с шинами Сложение-вычитание, связаны с R-входами D-триггеров, причем выход блока выдержки времени подсоединен к выходу сигнализатора грубого неравновесия, другой вход которого соединен с схемой фиксации момента регистрации, а выход ключа регистрации подключен к s-входам D-триггеров входу ключа средней скорости и шине Пуск распределителя, выход командного триггера связан с управляющим входом ключа низкой скорости. Быстродействие предлагаемого прибора выше, чем у прототипа, так как при наступлении неравновесия мгновенно открывается ключ высокой скорости и происходит заполнение реверсивного счетчика измерения по третьей декаде, т.е. сотнями. При дости жении равновесия на уровне сотен си нализатор грубого неравнове сия отпус кает, закрывая ключ высокой скорости и разрешая работу блока выдержки времени. Таким образом, первый выигрыш в скорости работы состоит в том, что предлагаемый прибор не топчется, подобно прототипу, OKo;io состояния равновесия, а достигает его в максимально короткий срок. Выдержка времени может быть выбрана порядка 0,1 с, чтобы оставший ся после отслеживания на высокой скорости разбаланс (максимально рав ный примерно 100 ед. ) был отслежен на средней скорости Ц000 Гц J. Выдержка названа регулируемой в том смысле, что она может быть увеличена для отслеживания возможных колебаний. Отслеживание на средней скорости продолжается вплоть до начала регис трации , Второй выигрыш состоит в том,что небольшие дополнительные разбалансы, возникающие по разным причинам, так же отс леживаются со средней скоростью, а не с низкой, как у прототипа Наконец, третий выигрыш заключается в том, что отслеживание на низ кой скорости, необходимое для точно го измерения, производится на первом такте собственно распределителя регистрации от команды Пуск до срабатывания командного триггера (т.е. до команды Начало регистрации). Таким образом, для отслеживания на низкой скорости используется не время измерения, а время регистрации, которое ранее расходовалось непроизводительно. На фиг.1 приведена блок-схема пр длагаемого цифрового устройства; на фиг. 2-4 - принципиальные электриче кие схемы его элементов. Автоматическое цифровое устройство для взвешивания подвижных объектов (фиг.1) содержит реверсивный счетчик 1 нуля и реверсивный счетчик 2измерения, через преобразователи 3и 4 код-напряжение связанные с элементом 5 сравнения, к входу которого подключен весоизмерительный датчик б, а к выходу - нуль-орган 7, выходы которого являются, шинами Сложениевычитание реверсивных счетчиков 1 и 2, Блок 8 установки нуля соединен со счетным входом реверсивного счетчика 1 нуля и с шиной Сброс реверсивного счетчика 2 измерения. Код реверсивного счетчика 2 и символы операций по сигналам распределителя 9 регистрации через дешифратор 10 передаются выходному прибору 11, в качестве которого могут быть применены различные устройства - цифро печатающая маишнка, вычислительная машина и др. К выходу элемента 5 сравнения подключен сигнализатор 12 грубого неравновесия, (соединение на фиг.1 показа-., но буквой А).Сигнализатор 12 содержит компаратор 13, D-триггер 14, D-триггер 15 и ключевую схему 16. На С-входы D-триггеров 14 и 15 поданы сдвинутые на 180 синхроимпульсы. Выход ключевой схемы 16 поступает на ключ 17 высокой скорости, подсоединенный, например, к третьей декаде реверсивного счетчика 2 измерения, и на вход Сброс блока 18 вццержки времени. Другие выходы триггеров 14 и 15 связаны с их Н-входами через ключи 19 и 20, управляемые сигналами Сложение и Вычитание и подключенными к выходу нуль-органа 7. Выход блока 18 вм.есте с выходом схемы 21 фиксации момента регистрации связаны с входами ключа 22 регистрации, выход которого подсоединен к s-входам D-триггера 14 и 15, к шине Пуск распределителя 9 и к входу ключа 23 средней скорости. На другой вход ключа 23 средней скорости подан выход генератора 24 импульсов, связанного с делителем 25 частоты. Выходы ключа 23 средней скорости, делителя 25 частоты и командного триггера 26 соединены через ключ 27 низкой ckopocти со счетным входом младшей декады реверсивного счетчика 2 измерения. Выход ключа 27 связан также с входом ключа 17. Схема 21 фиксации момента регистрации содержит логическую схему 28 и триггер 29 памяти. Исполнейие логической схекы 28 может быть различным в зависимости от решаемой технической задачи и степени автоматизации измерения, например в варианте, представленном на фиг.2, логическая схема 28 содержит счетчики 30 и 31 наезжающих и выезжающих осей, схему 32 совпадения и задатчик 33 осей, В этом случае логическая схема 2 управляется выходами Н (наезд) D-тр гера 14 и В (выезд) D-триггера 15. Могут быть и другие варианты исполнения логической схемы 28 с привлечением других датчиков (датчик нуля, датчик локомотива и пр.). Некоторые сигналы (символы операций, гашение, регистрация итога/ логической схемы 28 воздействуют не посредственно на выходной прибор 11 (на фиг.1 показано связью с индексом Электрическая схема компаратора 13 приведена на фиг.З (вариант). Крм паратор 13 выполнен на;операционном усилителе 34. Блок 18 выдержки времени (фиг.4) содержит мультивибратор 35, ключ 36 выход которого подсоединен к счетно му входу счетчика 37. Выход счетчик 37 подсоединен к входам ключа 36 и ключа 22-регистрации. На шину R (Сброс) счетчика 37 подсоединен выход ключевой схемы 16. Цифровое устройство для взвешива ния подвижных объектов работает сле дующим образом. При установке на объект производят вручную или автоматически установку нуля устройства. При этом сра батывает блок 8 установки нуля, обнуляется по шине Сброс реверсивны счетчик 2 измерения, а реверсивный счетчик 1 нуля наполняется импульсами генератора 24 (связь показана на фиг.1 стрелками с буквой И) до достижения равновесия, после чего счет останавливают. Устройство готово к работе. При наезде или выезде любой оси подвижного объекта срабатывает компаратор 13 и один из триггеров 14 или 15, в результате чего на выходе ключевой схеки 16 появляется единич ный сигнал, который производит нача льную установку (сброс) блока 18 и разрешает прохождение импульсов генератора 24 через ключи 23,27 и 17 на вход третьей декады реверсивного счетчика 2 измерения. I./ При срабатывании триггера 14-(ил триггера 15) сигнал с его выхода че рез ключ 19 (ключ 20) поступает на R-вход триггера 14 (триггера 15) и удерживает последний в сработанном состоянии до компенсации на уровне сотен, так как управляющие входы ключей 19 и 20 ско(Ф4утированы с ьшнами Сложение н Шлчитание. Поэтому хотя при компенсации воз никшего вследствие наезда ,(или выез да) оси разбаланса до уровня порога компаратора 13 последний отпускает, триггер 14 (триггер 15) продолжает удерживаться. При достижении равновесия на уровне сотен, т.е. до величины примерно 100 ед. шкалы, триггер 14 (триггер 15) возвращается в исходное состояние, а ключ 17 закрывается. Такое выполнение сигнализатора 12 позволяет компенсировать практически весь разбаланс с высокой скоростью, что повьЕиает быстродействие прибора и устраняет ложные срабатывания сигнализатора 12, неизбежные при малых порогах срабатывания. Импульсы генератора 24 частотой 1000 Гц через ключи 23 и 27 продолжают поступать на вход первой декады реверсивного счетчика 2 измерения, что обеспечивает полную компенсацию разбаланса со средней скоростью. Компенсация с частотой 1000 Гц осуществляется постоянно и в дальнейшем, если нет-СИГнала регистрации, что обеспечивает повышенное быстродействие устройства при небольших разбалансах, возникающих по разным причинам. При поступлении с выхода логической схемы 28 команды на регистрацию результата возбуждается триггер 29 памяти, подавая разрешающий сигнал на вход ключа 22 регистрации. Если в время идет компенсация с высокой скоростью, то с выхода ключевой 16 на R-ВХОД (сброс) счетчика 37 (фиг.4) поступает сигнал, обнулякяций счетчик 37. По окончании ксяипенсации с высокой скоростью начинает работать блок 18, так как обнуляющий сигнал с R-входа счетчика 37 снимается. Импульсы мультивибратора 35 через ключ 36 поступают на счетный вход счетчика 37. После набора счетчиком 37 заданного кода (например, 4 или 8) ключ 36 закрывается, прекращая дальнейшее поступление импульсов мультивибратора 35 в счетчик- 37, а на ключ 22 регистрации поступает разрешающий сигнал. Ключ 22, срабатывая, фиксирует триггеры 14 и 15 по s-входам, запирает ключ 23 средней скорости и запускает распределитель 9 регистрации. В течение первого такта работы распределителя 9 импульсы генератора 24 поступают на вход реверсивного счетчика 2 через делитель 25 частоты и ключ 27 низкой скорости (частота заполнения 125 Гц), что обеспечивает сглаживание высокочастотных помех. Таким образом, существуют три скорости заполнения реверсивного счетчика 2. Высокая скорость (1000 Гц по третьей декаде, что эквивалентно 100 кГц по первой декаде) существует от момента срабатывания до момента отпускания триггеров 14 и 15. Средняя скорость (1000 Гц по первой декаде) существует в течение времени, определяемого блоком 18. Низкая скорость (125 Гц по первой декаде) существует в т ечение первого такта работы распределителя 9 . Регистрация результата проходит следующим образом. После получения команды Пуск на выходах распределителя 9 поочеред но появляются сигналы. Сигналом с вы хода d (Начало регистрации) возбуждается командный триггер 26, запирающий ключ 27 низкой скорости и прекращающий заполнение реверсивного счетчика 2. От момента подачи команды Пуск до появления сигнала на выходе « (Начало регистрации) реверсивный счетчик2 заполняется им пульсами генератора 24 через цифрово фильтр 25 и ключ 27 низкой скорости. В прототипе это время расходовалось непроизводительно.. На следующих тактах распределителя 9 сигналами с выходов Вчерез дешифратор 10 код реверсивного счетчика 2 передается, выходному устройству 11, где и регистрируется. Благодаря работе схемы 21 фиксации момента регистрации (фиг.2) происходит автоматическая регистрация кода реверсивного счетчика 2 в нужный момент времени. Пусть на весовой платформе взвешиваются четырехосные вагоны. Задатчик 33 осей устанавливается при этом в такое обложение, что на схему 32 .совпадения поступают выходы (4) счетчиков 30 и 31 наезжающих и выезжающих осей. Очевидно, момент взваливания в данном случае наступает всякий раз, когда коды счетчиков 30 и 31 совпадают, т.е. на весовую платформу на-ехало четыре новых оси, а четыре прежних выехали. Таким образом, технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства обусловливается повышенной скоростью измерения.

ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЗВЕШИВАНИЯ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ, содержащее реверсивные счетчики нуля и измерения с преобразователями код-напряжение, выходы которых и выход весоизмерительного датчика подсоединены к элементу сравнения, связанному с нуль-органом, выходы которого подключены к шинам Сложениевычитание реверсивных счетчиков нуля и измерения, распределитель регистрации с командным триггером, скоммутированный с дешифратором, через который выходы реверсивного счетчика измерения подключены к выходному прибору, генератор и делитель частоты, через ключи высокой, низкой и средней скорости соединенные со счетными входами реверсивного счетчика измерения, сигнализатор грубого неравновесия, связа1 ный с управляющим входом ключа высокой скорости, схему фиксации момента регистрации и блок установки нуля, подключенный к реверсивным счетчикам, отличающееся тем, что, с. целью повышения быстродействия за счет использования для грубого уравновешивания на высокой скорости до Начала регистрации, в него введены блок выдержки времени и ключ регистрации, а сигнализатор грубого неравновесия выполнен в виде- компаратора, подключен ного к информационным входам Б-триг-1 геров, первые выходы которых объеди(Л нены ключевой- схемой, а выходы через ключи, сксплмутировднные с шинами Сложение-вычитание, связаны с R-входами D-триггеров, nJpHчем вход блока выдержки времени подсоединен к выходу сигнализатора грубого неравновесия, другой вход которого соединен с схемой фиксации момента регистрации, а выход ключа ре гистрации подключен к б-входам D-триггеров,входу ключа средней скорости СП) и шине Пуск распределителя, выход командного триггера связан с уйравлякщим входом ключа низкой скорости.

f,ff .г S,ff

IS .1 иг,.3

R H