Устройство для отбраковки изделий по массе Советский патент 1984 года по МПК G01G3/13 

Изобретение относится к весоизме рительной технике, в частности к ав томатическим сортировочным весам, гредназначенны.м для отбраковки изде лий . Известно устройство, содержащее электромеханический весоиэмеритель механизм для дискретной подачи взве шиваемого изделия на грузоприемную площадку весов ij . Недостатком этого устройства явл ется низкое быстродействие, обуслов ленное г/иогократным преобразованием информационного сигнала. Наиболее близким к изобретению п технической сущности является устро ство для отбраковки изделий по весу содержащее пьезоэлектрический датчи массы, электрометрический усилитель заряда с ключом в цепи обратной свя зи, фильтр и механический узел пода чи изделий, при этом выход пьезоэле рического датчика массы соединен с входом электрометрического усилител заряда. {2J , Недостатком известного устройства является низкая точность отбрако ки изделий по весу. Целью изобретения является повыше ние точности отбр.аковки изделий по массе путем исключения влияния временной нестабильности датчика массы и электрометрического усилителя. Поставленная цель достигается тем что вустройство для отбраковки изде лий по массе, содержащее пьезоэлект рический датчик массы электрометры ческий усилитель заряда с ключом в цепи обратной связи, фильтр и механический узел подачи изделий, при этом выход пьезоэлектрического датчи ка массы соединен с входом электрометрического усилителя заряда, введены быстродействующий прерыватель, фазочувствительный фиксатор уровня, фильтр низких частот, управляемый компаратор формирователь управляющих импульсов, а механический узел дискретной подачи, содержит два датчика положения подвижных частей механизма выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами формирователя управляющих импульсов, перЕО1й, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с управляющиг-Ф входами компаратора, фиксатора уровня, усилителя заряда и быстродействующего прерывателя, вход которого соединен с выходом усилителя заряда, а выход через фильтр соединен с входом фиксатора уровня, выход которого через фильтр нижних частот соединен с входом компаратора. Кроме того, устройство.снабжено запоминающей ячейкой, вход которой соединен с выходом фильтра нижних частот, а управляющий вход - с пятым -выходом формирователя управляющих импульсов. Это позволяет исключить дополнительные погрешности изменения массы и повысить точность отбраковки изделий путем исключения влияния паразитных источников электрического тока и ЭДС в цепи датчика и электрометрического усилителя. На фиг. 1 представлена функциональ ная схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - временные диаграммы работы его основных блоков. Устройство содержит последовательно подключенные пьезоэлектрический датчик 1 массы, электрический усилитель 2 заряда, быстродействующий прерыватель 3 сигнала, фильтр 4 фазочувствительный фиксатор 5 уровня, фильтр б нижних частот и управляемый компаратор 7, а также формирователь -8 импульсов, запоминающую ячейку 9-и механический узел 10 дискретной по дачи взвешиваемого изделия 11 на грузоприемную площадку датчика 1. В узел 10 встроены датчики 12 и 13положения подвижных частей механизма . Усилитель 2 заряда содержит электрометрический операционный усилитель 14постоянного тока, интегрирующий конденсатор 15 и ключ 16 с управляющим входом 17, прерыватель 3 - резистор 18 и быстродействующий (транзисторный) ключ 19 с управляющим входом 20, а фазочувствительный фиксатор 5 уровня - конденсатор 21, электрический оконечный усилитель 22 мощности и ключ 23 с управляющим входом 24. Управляемый компаратор 7 имеет пер.вый и второй информационные входы 25 и 26, управляющий вход 27, выход 28 и общую шину 29 устройства. Запоминающая ячейка 9 содержит конденсатор 30, высокоомный повторитель 31 ;напряжения и ключ 32 с управляющим входом 33, а датчик 12 положания - источник 34 излучения и фотоприемник 35 оптически разделенные непрозрачной подвижной деталью 36 с диафрагмой 37. На фиг, 2 показана диаграмма 38 работы во времени механического узла подачи взвешиваемого изделия, причем высокий уровень на эпюре соответствует попаданию всего изделия на грузоприемную площадку датчика 1 веса, а нулевой уровень соответствует отсутствию (снятию) изделия на грузоприемной площадке,эпюра 39 управляющего напряжения на входе 17 ключа 16 усилителя заряда, график 40 напряжения на выходе усилителя 1 заряда во время прохождения всех фаз работы устройства, эпюра 41 управляющего напряжения на входе 20 19 прерывателя 3, график 42 напряжения на выходе прерывател/j 4, график 43 напряжения на выходе фипьтра 4, эпюра 44 управляющего напряжения на входе 24 ключа 23 фиксатора уровня, график 45 напряжения на выходе фиксатора 5, график 46 напряжения на выходе фильтра б, эпюра 47 стробирующего напряжения на входе 27 компаратора 7, график 48 напряжения на выходе стробируемого компаратора 7 для случая, когда вес изделия на соответствует заданному, эпюра 49 управляющего напряжения на входе 33 ключа 32 запоминающей ячейки, график 50 выходного напряжения запоминающей ячейки. Устройство работает следующим образом. Механическим узлом 10 изделия 11 поочередно ставятся и снимаются с грузоприег иой площадки датчика 1 веса в периодическом режиме с требуемой частотой повторения циклов (эпюра 38, фиг. 2) . При этом датчик 12 положения первой подвижной детали ме ханизма 10 в нужный момент времени вырабатывает начальный импульс, поступающий через формирователь 8 (эпю ра 39) на вход 17 нормально разомкну того ключа 16 ус илителя заряда, всле ствие чего происходит быстрый разряд интегрирующего конденсатора 15, и выходное напряжение усилителя 14 равно нулю. После окончания импульса 39 .ключ 16 возвращается в исходное разомкнутое состояние, причем вследствие паразитного наброса заряда происходит смешение выходного напряжения усилителя 2 (эпюра 40). Далее формирователем 8 вырабатывается импульс 41 напряжения, поступающий на вход 24 нормально разомк нутого ключа 23 фиксатора 5. При это ключ 23 замыкается, конденсатор 21 заряжается до уровня начального смещения выходного напряжения усилителя заряда, пропущенного блоками 3 и 4. Благодаря этому, а также вслед ствие использования электрометрического режима работы оконечного усилителя 22, по окончании импульса 44 выходное напряжение фиксатора 5 сохраняется точно на нулевом уровне. Спустя небольшой промежуток времени механическим узлом 10 производи ся постановка изделия 11 на грузопри емную площадку датчика 1, и одновременно с этим формирователем 8 выраба тывается импульс 41, поступающий на вход 20 ключа 19 прерывателя 3. Подача взвешиваемого изделия 11 обычно сопровождается ударом изделия 11 о грузоприемную площадку датчика 1, происходящим, например, вследстви падения изделия из автоматически раз жимающегося держателя подаваемого изделия. При этом выходное напряжение усилителя заряда содержит переменную гармоническую составляющую, медленно затухающую во времени и срав нимую по величине с полезным сигналом, пропорциональным весу изделия (эпюра 40), Наиболее интенсивная часть - первые периоды гармонической помехи, даже выходящие с одной стороны за пределы амплитудного диапазона усилителя заряда - не пропускаются прерывателем 3 благодаря замкнутому состоянию ключа 19 в течение длительности импульса 41. Остальная, более поздняя, часть выходного .. сигнала (эпюра 42) усилителя 2 проходит через блок 3 и фильтр 4, ослабляющий в несколько десятков раз высоко Частотную помеху (эпюра 43). Далеесигнал проходит через последовательные ветви фазочувствительного. фиксатора 5, причем возникшие помехи на сигнале, вносимые оконечным электрометрическим усилителем 22 фиксатора 5, Дополнительно сглаживаются фильтром 6 нижних частот (эпюры 45 и 46) . Датчиком 13 положения второй.подвижной детали механизма 10 вырабатывается импульс, который через формирователь 8 проходит на стробирующий вход 27 компаратора 7, а также управляющий импульс, поступающий на вход 33 ключа 32 запоминающей ячейки 9 (эпюры 47 и 49). При этом на выходе 28 компаратора 7 вырабатывается импульс Хэпюра 48) в случае, если амплитуда выходного напряжения фильтра 6 в момент стробирования меньше заданного опорного напряжения на входе 26 компаратора. Кроме того, в момент стробирования производится замыкание ключа 32 запоминающей ячейки 9, благодаря чему конденсатор 30 заряжается до мгновенного значения выходного напряжения фильтра 6 в момент начала размыкания ключа 32, т.е. по заднему фронту управляющего импульса на эпюре 49 . Это на-пряжение сохраняется на постоянном уровне в течение всего периода работы устройства благодаря высокоомному (и даже электрометрическому) входу повторителя 31. Выходной импульс компаратора 7 поступает далее в качестве команды на исполнительное звено (не показано) , отбраковывающее дефектное по весу изделие. При нормальном весе изделия импульс на выходе компаратора не вырабатыйается, и изделие направляетсй в отсек для гопной продукции. Выходной сигнал запоминающей ячейки 9 используется для настройки устройства, а также дает информацию об истинном весе каждого изло;1ия, которая может быть считана и зарегистрирована с помощью обычного цифрового вольтметра и цифропечатающей машинки (не показаны).

Внедрение предлагаемого устройства позволяет исключить погрешность взвешивания,обусловленную набросом заряда при коммутациях ключа усилителя заряда, высокочастотной помехой при ударном нагружении пьеэоэлектрического датчика веса и электромагнитной наводке на входные цепи устройства от действующих силовых электроустановок, помехой и бросками в промышленной сети, проходящими по цепи питания, в то же время использование пьезоэлектрического метода измерения силы обеспечивает возможность достижения высокой частоты-повторения циклов взвешивания, т.е. обеспечивает высокое быстродействие автоматического устройства для отбраковки изделий по весу,

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБРАКОВКИ ИЗДЕЛИЙ ПО МАССЕ, содержащее пьезоэлектрический датчик массы, электрометрический усилитель заряда с ключом в цепи обратной связи, льтр и механический узел подачи изделий, при этом выход- пьезоэлектрического датчика массы соединен с входом электрометрического усилителя заряда, о тличающееся тем, что, с цельюповышения точности отбраковки изделий по массе путем исключения влияния временной нестабильности датчика массы и электрометрического усилителя, в его состав введены быстродействующий прерыватель, Фазочувствительный фиксатор уровня, фильтр низких частот, управляе1«ьай компаратор, формирователь управляющих импульсов, а механический узел дискретной подачи содерзкит два датчика положения подвижных частей механизма, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами формирователя управляющих импульсов, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с управляющими входами компаратора,фиксатора уровня, усилителя заряда и быстродейств5(Тощего прерывателя, вход которого соединен с выходом усилителя заряда, а выход через фильтр соединен с входом фиксатора уровня, вы- § ход которого через фильтр нижних час(Л тот соединен с входом компаратора. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено запоминающей ячей- g кой, вход которой соединен с выходом фильтра нижних частот, а управляющий вход - с пятым выходом формирователя управляющих импульсов. ;о :о ;о

гз

1

4/ kZ

Wl

1 Its

Un

tfG

П

Wl

TL

y

Фиг. 2