Устройство для измерения массы при наличии вибропомехи Советский патент 1985 года по МПК G01G23/37 

I

Изобретение относится к весоизмерительной технике я может быть использовано для измерения масс в условиях действия вибропомех.

Известно устройство для измерения массы в условиях вибропомех, содержащее упругий элемент с емкостным преобразователем, мостовой измеритель емкости и дифференциальный манометр, установленный между упругим элементом и измеряемой массой

Однако в этом устройстве вибропомеха компенсируется не полностью.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения массы при наличии вибропомехи,содержащее емкостной датчик массы, подключенный к мостовому измерителю емкости, соединенному с генератором питания, нуль-индикатором и со схемой выявления некомпенсации с отсчетным прибором 21.

Недостаток известного устройства заключается в неудовлетворительной точности, что обусловлено наличием двух каналов в схеме выявления некомпенсации, временная нестабильность которых не позволяет повысить точность уравновешивания всей измерительной цепи.

Цель изобретения - повьппение точности измерения путем уменьшения ошибки, внoJCИмoй схемой некомпенсадии.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения массы при наличии вибропомехи,содержащее емкостной Датчик массы, подключенный к мостовому измерителю емкости, соединенному с генератором питания, нуль-индикатором и со схемой выявления некомпенсации с отсчетным прибором,введены реверсивный счетчик,пороговый элемент,формирователь импульсов, переключатель и два счетчика, причем вход порогового элемента подключен к выходу мостового измерителя емкости, а выход - к входу формирователя импульсов, выходом подключенного к входам обоих счетчиков и переключателя, выход которого соединен с управляющими вход ми реверсивного счетчика, счетньй вход которого подключен к генератор питания , выход первого счетчика подключен к входу остановки счета реверсивного счетчика и входу запуска

582

отсчетного прибора, а выход второго счетчика под1слючен к входам сброса всех счетчиков и отсчетного прибора.

На фиг.1 показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 и 3 - графики, поясняющие принцип его действия; на фиг.4 - 8 - графики, поясняющие его работу.

Устройство содержит упругий элемент 1 с емкостным преобразователем 2,мостовой измеритель 3 емкости, генератор 4 питания, нуль-индикатор 5, пороговый элемент 6, формирователь 7 импульсов, электронный переключатель 8, выходы которого подключены к управляющим входам реверсивного счетчика 9,отсчетный прибор 10, первый 11 и второй 12 счетчики импульсов.

к мостовому измерителю 3 емкости подключены генератор 4 питания, емкостной преобразователь 2 и пороговый элемент 6.

К выходу порогового элемента 6 подключен формирователь 7 импульсов, йыход которого соединен с входом переключателя 8.

Выхода переключателя 8 подключены к управляющим входам реверсивного счетчика 9, счетный вход которого соединен с генератором 4 питания.

Устройство работает следующим образом.

При измерении массы деформация упругого элемента 1 преобразуется в пропорциональное изменение емкости Су, емкостного преобразователя 2.

При наличии помех, пост:упац яцих со стороны основания или подвеса весов либо возникающих вследствие

раскачивания груза, возникают колебания упругого элемента 1 относительно положения его статического равнове-: сия и на измеряемый мостовым измерителем 3 емкости параметр С накладывается переменная составляющая сигнала, т.е. происходит изменение емкости С

С GX±CX (t),

где С - емкость,соответствующая статической составляющей нагрузки; С (t)- емкость,соответствующая

динамической составляющей , нагрузки,изменяющейся по

гармоническому закону. Значению + С (t) соответствует полуволна помехи в одном плече моето3вой схемы, а значению-С , (t) - полу волна помехи в противоположном плеч причем эти переходы всплесков помех из плеча в плечо соответствуют част те вибропомехи. При полностью уравновешенной схе ме (значение С 0 ) разбаланс моста происходит только за счет полуволны помехи и длительности полуволн помехи в противоположных плечах равн (фиг.2) „ Ч ЧЕсли схема не уравновешена полностью и в одном из плеч имеется разбаланс то полуволны помехи накладываются на неуравновешенную составляющую и в плече, где имелся разбаланс, импульс помехи меньше, чем в плече, где разбаланса нет, и, следовательно, в противоположных плечах длительности полуволн различны (фиг.31. t4/ tj. Критерием равновесия мостового измерителя емкости при наличии вибропомехи может служить равенство длительностей полуволн помехи в про тивоположньпс плечах моста, принимая за начало отсчета длительностей моменты перехода через равновесие схемы, так как в эти моменты (точки а,б,в ) напряжение, снимаемое с диагонали моста, равно нулю (фиг.21. Для четкого фиксирования начала отсчета длительностей импульсов помехи используется пороговый элемент 6 с заданным порогом срабатывания (inof Р достижении амплитуд ной полуволны порога срабатывания (фиг.4, точка г ) пороговый элемент 6 срабатывает и на его выходе напряжение равно нулю (и„,, О). Перейдя равновесие мостовой схемы (точка а), сигнал начинает увеличиваться, при достижении порогового уровня 0 (точка д ) пороговый элемент 6 срабатывает и на ег выходе появляется напряжение и„ Ujj, (фиг.5 ). Последовательность импульсов помехи поступает на формирователь 7, который формирует прямоугольные импульсы- требуемого уровня (фиг.6). Цря измерения длительностей полуволны помехи используется реверсив ный счетчик 9, на счетный вход кото рого поступает синусоидальный сигна с генератора 4. 584 Если на один из управляющих входов (i суммирующий или вычитающий) подать управляющий сигнал, то происходит счет поступивших сигналов с генератора 4. Подача управляющих сигналов осуществляется электронным переключателем 8,который обеспечивает режим прямого и обратного счета. С приходом прямоугольного импульса, например, длительиостью t (фиг.6), соответствующего длительности полуволны помехи в одном плече мостового измерителя емкости, электрон- ный переключатель 8 paapeinaeT прямой счет поступающих сигналов с генератора 4. За время i поступит N импульсов. С приходом следующего прямоугрльного импульса с формирователя 7 электронный переключатель В разрещает обратный счет сигналов,непрерывно поступающих с генератора 4. За время i -, на счетчик поступает число импульсов, равное N2 , что соответствует длительности полуволны помехи в противоположном плече- мостовой схемы (фиг. 7) . Для получения разницы импульсов AN N - N необходимо остановить счет импульсов,поступающих на счетный вход реверсивного счетчика 9 импульсов. Для этого используется . первый счетчик 1I импульсов с коэффициентом пересчета К и срабатывающий от заднего фронта импульсов, поступающих с формирователя 7. Коэффициент пересчета К, выбирается исходя из четного числа полуволн помехи и может быть равен 2,4,6 и т.д. Так при окончании, например ,второго импульса,поступившего с формирователя 7, первый счетчик 11 импульсов вццает сигнал,который поступает на вход Стоп реверсивного счетчика 9, чем и останавливает счет поступающих на его счетный вход импульсов. Сигнал с первого счетчика 11 импульсов также подает команду на включение отсчетного прибора 10, на ротором высвечивается разница импульсов (4), по которой определяют момент равновесия схемы, сводя разницу 4N к нулю (фиг.В), путем уравновешивания мостового измерителя 3 емкости. Время, необходимое для уравновешивания мостового измерителя 3 ем- 511 кости,з§лается вторым счетчиком 12 импульсов с коэффициентом пересчета К2, где Kj - любое требуемое .число. Так при поступлении, например,пятого импульса с формирователя 7 срабатывает второй счетчик 12 импульсов и выцает сигнал, при поступлении которого происходит сброс числа импульсов в реверсивном счетчике 9 (установка нуля I и он начинает вновь считать поступающие с генератора 4 8 импульсы. Сигналом со второго счетчика 12 импульсов также устанавливаются в нуль первый II и второй 12 счетчики импульсов и происходит сброс показаний в отсчетном устройстве 10, т.е. начинается новый цикл. Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства обусловлена повьшением точности измерения.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАССЫ ПРИ НАЛИЧИИ ВИБРОПОМЕХИ,содержащее емкостной датчик массы,подключенный к. мостовому измерителю емкости, соединенному с генератором питания,нуль-индикатором и со схемой выявления некомпенсации с отсчетным прибором, от. личающее,к. ЕО .;-:: с я тем, что, с целью повьшения точности измерения путем уменьшения ошибки,вносимой схемой некомпенсации, в него введены реверсивный счетчик, пороговый элемент,формирователь импульсов, переключатель и два счетчика, причем вход порогового элемента подключен к выходу мостового измерителя емкости, а выход к входу формирователя импульсов, выходом подключенного к входам обоих счетчиков и переключателя, выход которого соединен с управляющими входами реверсивного счетчика, счетный вход которого подключен к генератору питания, выход первого счетчика подключен к входу остановки (Л счета реверсивного счетчика и входу запуска отсчетного прибора, а выход второго счетчика подключен к входам сброса всех счетчиков и отсчетного прибора. оо СХ) о: ел СХ)

4

Фиг 5

ФигЛ

Uny

Г.-Г1 fTfTfTb.

ITflfik

ПППГГ,

Лч

/п

Фиг. 5

Фаг. 6

и

и

Фиг,7 Nn

Фиг.в