Цифровые весы Советский патент 1984 года по МПК G01G7/04 

Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к весам с электромагнитным уравновешиванием. Известны цифровые весы с электромагнитным уравновешиванием, содержа1цие чувствительный элемент с грузо приемной площадкой, систему электрического уравновешивания, включающую в себя два управляемых генератора, выходы которых поданы на входы вычитателя частот, реверсивный счетчик, преобразователь код-аналог, выполненный в виде последовательно соединенных преобразователей кода в относительную длительность интервала времени и относительной длительности интервала времени в ток, выход которого через сумматор, к второму входу которого подключен источник тока тары, соединен с компенсатором отсчетное устройство,подключенное к кодовым выходам реверсивного счетчика, причем преобразователь неком, пенсации связан с входами управляемых генераторов Г Недостаток весов заключается в неудовлетворительной точности, что обусловлено дрей.фом нуля узлов в статическом режиме. Наиболее близкими по технической сущности к изобретению являются цифровые весы, содержащие чувствительный элемент с преобразователем некомпенсации, подключенным к двум управляемым генераторам, выходы которых соединены-с входами вычитателя частот, и реверсивный счетчик, кодовые выходы которого подключены к отсчетному прибору и к одним входам схемы совпадения кодов, другие входы которой подключены к выходам циклического счетчика, соединенного с генератором, а выход - к одному входу фазового компаратора, выход которого соединен с управлякнцим входом ключа, связывающего источник тока с одним входол сумматора, к другому входу которого подключен источник тока компенсации тары, а к выходу катушка системы электромагнитного уравновешивания С23. Недостаток известных весов также заключается в неудовлетворительной точности, обусловленной погрешность вызванной дрейфом нуля элементов и узлов весов в статическом режиме. Цель изобретения - повьш1ение уочности за счет ав томатической коррекции нуля. Поставленная цель достигается тем, что в цифровые весы, содержащие чувствительный элемент с преобразователем некомпенсации, подключенным к двум управляемым генераторам, вЫходы которых соединены с входами вкч тателя частот, и реверсивный счетчик, кодовые выходы которого подключены к отсчетному прибору и к одним входам схемы совпадения кодов, другие входы которой подключены к выходам циклического счетчика, соединенного с генератором, а выход к одному входу фазового компаратора, выход которого соединен с управля Ьщим входом ключа, связывающего источник тока с одним входом сумматора, к другому входу которого подключен источник тока крмпенсатщи тары, а к выходу - катушка системы электромагнитного уравновешивания, введены знакочувствительный за поминакяций элемент, узел совпадения кодов коррекции и переключатель, причем входы переключателя соединены с выходами вычитателя частот, первые выходы Сложить и Вычесть - с соответствующими входами реверсивного счетчика, а рторые вьщоды Сложить и Вычесть - с входами Вычесть и Сложить знакочувствительного запоминающего элемента, выходы которого подключены к одним входам узла совпадения кодов коррекции, другие входы которого соединены с выходами циклического счетчика, а вькод - с другим входом фазового компаратора. На Фиг. 1 показана схема 1ЩФРОвых весов; на фиг. 2 - графики, поясняющие их работу. Весы содержат чувствительный элемент 1 с грузоприемной площадкой 2 для груза 3, масса fn которого измеряется, систему 4 подвески, преобразователь 5 некомпенсации, состоящий из неподвижных пластин 6 и подвижной 7, жестко связанной с чувствительным элементом . 1 , компенсатор 8, содержащий неподвижную часть - магнитную систему 9 и подвижную - измерительную катушку 10, закрепленную на чувствительном элементе 1, систему 11 электрического уравновешивания, состоящую из управляемых генераторов 12 и 13, вычитателя 14 частот, реверсивного счетчика 15 и преобразователя код - аналог 16, включающе го опорный генератор 17, циклически счетчик 18, цепь 19 совпадения кодов фазовый компаратор 20, токовый ключ 21 и стабилизатор 22 тока. Кроме то го, весы содержат знакочувствитепьный запоминаюошй элемент 23, узел 24 совпадения кодов коррекции, пе рекличатель 25, отсчетный прибор 26 регулируемый источник 27, тока тары и cyrtiMiTop 28 токов. Конструктивно чувствительный элв Mieftt 1, грузоприемная площадка 2 и из,мерйтельная катушка 10 жестко скреплень и (Образуют подвижную сист ;тему весов. Работа весов (эсноваиака компенсадй силы тяжести груза Pj( х эле:ктромагнитяой силой .:- .. : .- .,, где |т«х измеряемая масса груза 3; - ускорение свободного паде ния груза; - & - индукция в зазоре магнитной системы 9; - длина провода в измерител ной катушке 10; Эд - ток стабилизатора 22 тока 4tj( - длительность импульса тока;Т - период импульсной йоследо вательности, определяемой отно,шением емкости счётчи ка 18 к частоте опорного генератора 17; Nj( - показания счетчика 15; .N.v емкость счетчика 18. Предварительно при настройке и регулировке весов в запоминакицее устройство 23 записывается кодовая комбинация NO. Выбор значения NQ on ределяется величиной запаса кода на коррекцию дрейфа нуля и перерегулированиё, возникающего при снятии и наложении, груза. Расчет кодовой ком бинации NO осуществляется по формуле (фиг. 2) N- -N Q u . О min где NQ . - постоянная кодовая ком бинация, записанная в старших разрядах запоЫ -N минающего элемента 23; у 2- диапазон регулировки к да запоминающего элеме та 23 на коррекцию дрейг фа нуля. Регулировку осуществляют таким образом, чтобы при наличии кодовой комбинации NQ в запоминакяцем элементе 23 погрешность прибора была бы минимальной, соответствующей погрешности квантования. Весы работают следующим образом. В исходном состоянии при отсутствии груза 3 на площадке 2 переключатель 25. находится в верхнем положении, при котором выходы Сложить и Вычесть вычитателя 14 частот соединены соответственно с входами Сложить и Вычесть реверсивного (счетчика 15. При совпадении кода N с текупшм кодом Ny циклического счетчика 18 узел 24 совпадения кодов коррекции устанавливает фазовый компаратор 20 в единичное состояние, а в моменты совпадения кода , Иц. с кодом счетчика 15 цебь 19 совпадения кодов переводит фазовый компаратор 20 в нулевое состояние. Компаратор 20 з равляет токовым ключом 21, пропускающим ток J в катушку 10. Импульсный ток, длительность импульса которого определяется временем пребьгеания фазового компаратора 20 в единичном состоянии, создает электромагнитное усилие FA , компенсирукяцее вес подвижной части весов и тары. В случае полной компенсации подвижная пластина 7 находится в центральном положении, сигнал некомпенсации с выхода преобразователя 5 . равен нулю. В исходном состоянии на отсчетном приборе 26 должны быть нулевые показания. При наличии показаний, не равных нулю, от источника 27 тока тары в катушку 10 подается ток J начального тарирования, регулировкой величины которого добиваются установления нулевых показаний отсчетного прибора 26. ПолнШ ток в катушке 10 в исходном состоянии весов Л Зд л t /Т+3 , где Jt длительность импульса тока, соответствунщая кодуМр,- NQ . В режиме измерения при установлении объекта 3 на грузопр.иемную площадку 2 подвижная часть весов смещается вниз, на выходе преобразователя 5 некомпенсации появляется сигнал, генераторы 12 и 13 рассогласовываются , на выходах вычитателя 14 частот появляется сигнал разностной $1 частоты. Реверсивный счетчик 15 про изводит подсчет импульсов, пришедших за время переходного процесса, и управляет преобразователем код аналог 16. По мере роста числа импульсов в счетчике 15 увеличивается и время пребывания фазового компара тора в единичном состоянии, определяемое разностью между моментами поступления на него импульсов с цепи 24 совпадения кодов коррекции и цепи 19 совпадения кодов. Это приводит к увеличению компенсирующего тока 3 J - 0,(J-feo-b4tx /T. Процесс изменения За продолжается до тех пор, пока вырабатываемое компе н сирукицее усилие f не уравновесит Р./. После уравновешивания подвижная часть весов возвращается в исходное положение, разность частот на выходах вычитателя 14 частот становится равной нулю, реверсивный счетчик 15 останавливается, запоминая наррднную кодовую комбинацию, соответству щую измеряемой массе т, . Отсчет показаний ведется по отсчетному.при бору 26, которое калибруется в единицах массы. При коррекции дрейфа нуля, которая производится в моменты отсутстВИЯ груза на площадке 2, по сигналу оператора переключатель 25 переходи в нижнее положение, соединяя при этом выходы Сложить и Вычесть вычитагеля 14 соответственно с вход ми Вычесть и Сложить запоминающего элемента 23. Одновременно при. зтом происходит сброс реверсивного счетчика 15 в нуль. При наличии погрешности дрейфа нуля подвижная часть весов смещается относительно исходного положения причем направление смещения свидетельствует о знаке погрешности. На выходе преобразователя 5 появляется сигнал, приводящий в рассогласование генераторы 12 и 13. При этом происходит изменение начальной кодо вой комбинации в запоминаницем элементе 23 в сторону уменьшения при появлении импульсов на выходе Сло3жить вычитателя 14 частот, и в QTOрону увеличения при наличии импульсов на выходе Вычесть вычитателя 14. Изменения кода в запоминающем элементе 23 происходят до тех пор, пока не вьфаботается электромагнитное усилие, возвращакицее подвижную часть весов в исходное состояние, что свидетельствует об окончании коррекции дрейфа нуля. После окончания коррекции погрешности переключатель 25 переходит в верхнее положение. При этом происходит блокировка запоминакнцего элемента 23, хранящего кодовую комбинацию NO ± NAO учитывакнцую значение дрейфа нуля . Последующее измерение массы fitji происходит аналогично измерению с той разницей, что длительность импульса компенсирующего тока имеет вид Atjf i Ар + Ai. При зтом результат измерения, индицируемый на отсчетном приборе, очищен от погрешности. При Измерений массы т в моменты наложения и снятия груза во время переходного процесса из-за наличия колебательных звеньев (чувствительный элемент, подвеска) могут быть участки перерегулирования, когда компенсирующая сила Рд превышает номинальное значение Р„ (при наложенин груза), либо значение Р JJ - Mdжет быть отрицательным, В первом случае емкость реверсивного счетчика 15 выбирают больше номинального значения. Во втором случае, благодаря предварительной записи кода в запоминаницем элементе 23, нулевой кодо- вой комбинации MX О счетчика 15 соответствует некоторая длительность импульса компенсирующего тока 4t« , что и позволяет отрабатывать отрицательные значения кода N (фиг. 2). Следовательно, пошшо своей основной функции (коррекции дрейфа нуля) введенные в весы элементы выполняют роль устройства отработки лерегрузок. Технико-экономическая эффективность весов заключается в повышении точности при сохранении быстродействия.

№:m.l)

1

ЗГ

tfhillfflM ti

Sii

, ЦИФРОВЫЕ ВЕСЫ, содержащие чувствительный элемент с npecjppaaoвателем некомпенсации, подключенным к двум управляемым генераторам, выходы которых соединены с входами . вычитателя частот, и реверсивньй счетчик, кодовые выходы которого подключены к отсчетному прибору и к одHI1M входам схемы совпадения кодов, другие входы которой подключены к выходам циклического счетчика, соединенного с генератором, а выход к одному входу фазового компаратора. выход которого соединен с управляющим входом ключа, связывающего источник тока с одним входом сумматора, к другому входу которого подключен источник тока компенсации тары, а к выходу - катушка системы электромагнитного уравновешивания, отличающиеся тем, что, с цепью повьщ1ения точности за счет автоматической коррекции нуля, в них введены знакочувствительный запоминающий элемент, узел совпадения кодов коррекции и переключатель,причем входы переключателя соединены с выходами вычитателя частот, первые выходы Сложить и Вычесть - с соответс вующими входами реверсивно(Л го счетчика, а вторые выходы Сложить и Вычесть - с входами Вычесть и Сложить знакочувствитепьного запоминакицего элемента, выходы которого подключены к одним входам узла совпадения кодов коррекции, другие входы которого соединены с выходами циклического счетчика, 00 а выход - с другим входом фазового компаратора.