Устройство для взвешивания в условиях колебания груза Советский патент 1985 года по МПК G01G9/00 

ющей диагонали обоих тепзодатЧИКОР .

2, Устройство по л. 1, о т л ичающееся тем,, что в него введешд счетчик,.информационные входы которого подключены к инйормаЦИОНН1-ТМ выходаг- измерительного прибора, схема сов11с1, кодов нижнего предела н за/датчика кода нижнего предела допуска, вькоды которого подключены к перным входам схемы совпа™ депия кодов тпскнего предела, схема совпадения кодов верхнего .предела и задатчик кода верхнего предела допуска, выхо1ды которого подключеим к перв, входам схемы совпадения кодов верхнего предела, причем вторые вхо;;ы схем совпадения ко. верхнего и нижнего пределов подклгаче

2738

пы к информационным выходам счетчика, первый RS -трптгер., 5 -вход которого подключен к вьгходу схемы совпадения кодов ншкнего нредела, второй RS ТриггЁ.р и первая схема 11. первь й и второй входы которой соединены соответственно с инверсным выходом первого триггера и выходом схемы совпадения кодов верхнего предела, а выход первой схемы И соедипен с 5-входом второго триггера, вторая схема И, пе)1вый и второй в: ю/1Ы которой соеди ен сосг/ветствентю с инверсньми выходами первого и втоюго триггера, при этом R-вхогпя оботтх триггеров соедитены с С --входом счетчика и вторым вьходо: тельного прибора sl рсгий Bi)xo;i кото i;oro иодключек к суммирующему входу .а:

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЗВЕШИВА: НИЯ В УСЛОВИЯХ КОЛЕБАНИЯ ГРУЗА, содержащее основной и дополнительный ; мостовые тензодатчики, которые расположены на общей платформе, эталонный груз, которым нагружен дополнительный тензодатчик, измерительный прибор, вход которого соединен с измерительной диагональю основного тензодатчика, узел.суммирования, масштабирующий усилитель, дифференциальный предусилитель, вход которого соединен с измерительной диагональю дополнительного тензодатчика, а выход через узел суммирова- НИЯ соединен с входом масштабирующего усилителя, операционный усилитель стабилизатора и опорный источник напряжения, выход которого соединен с входом измерительного прибора и неинвертирующим входом операционного усилителя стабилизатора, ннвертируювщй вход которого подключен к выходу масштабирующего усилителя, отличающееся тем. что, с целью повьшения точности взвешивания за счет компенсации возмущаюпдих воздействий, s него введены интегратор, выход которого подключен к узлу суммирования, первый ключ, вход которого подключен к выходу масштабирующего усилителя, а выход - к входу интегратора, усилитель мощности стабилизатора, вход которого подключен к выходу операционногрг усилителя стабилизатора, а выход усилителя мощности стабилизатора соединен с первым выводом питающей диагонали обоих тензодатчиков, второй ключ, вход которого подключен к выходу операционного усилителя стабилизатора, а выход второго (Л ключа подключен к общей точке устройства, два резистора равного номинала, последовательно соединенные между собой, операционный усилитель инвертора, инвертирующий вход котог рого соединен со средней точкой резисторов, а неинвертирующргй вход - с 4: общей точкой устройства, усилитель Ю « мощности инвертора и третий ключ, вход которого подключен к выходу СО СХ операционного усилителя инвертора и входу усилителя мощности инвертора, а вь&од третьего ключа соединен с общей точкой устройства, при этом управляюпще входы всех трех ключей подсоединены к первому выходу измерительного прибора, второй вывод питающей диагонали обоих тензодатчиков подключен к выходу усилителя мощности инвертора и свободному контакту первого резистора, а свободный контакт второго резистора подключен к первому выводу пита

I

Изобретение относптся к весои:п.еительной технике и может быть исользовано при взвешивании грузов на одвижном основании, например.в крано1 ых и судовых весах г;

Извести.. устройства для взвешиваПИЯ грузов в динамических условиях.,;содержапгш тензодатчики образп,овой и измеряемой массы, блок деления и регистрирующий прибор |J 1 и С2., (

Однако известные устро.йства ха р ак т е р и 3 у гот с я н ст ат оч ным б рлс тр о дeйcлчшe и низкой точностью взвешива1П1я, что обусловлено тгаличием в их составе .;:.ие)стромеха.-- геских уст- 15 ройств,

Наиболее б.тпшким по техштческой сущпости к предлагаег.юму является устройство для взвошипанйя в условиях колебания груза, содерясащее jo основной и дотюлните.льный мостовые тензодатчики, которые расположены в непосредственной б.лпзости друг от друга на об1ч;ей плаччЪорме, эталопный груз, которым нагрул.;еи д,ополнитель- 25 ный тензодатчик, измерительный прибор, вход которого соединен с измерительной диагональю .основ)ого тен™ зодатчика, узел сумт-1ирования, масштабирующий усилитель, дифферендиальный предусилнтел1 5 вход которого соединен с изг.епит(:.уи-. л,.а.:1ью допс нительпого тег зодатчика, а ьгход через узел суммир01 ания Стадинеи с . :входом Macii.rrajHpyn} iaro yciwuji iji., операционный усипителт- стаб1кг:изато ра и опорный источ Н1к нап эяженил, выход которого соедигтс} п Б: ;ОДОМ измерительного прибора к 1еиннертируюуим входом опсУ)анио 1ио1О ;СИ.л;гтС ля стабилиз лтора, ипвертигчугаптий

вход которого ПOДKЛЮ IГ;1 J В..

масштабирующего усиличч::.;1Я 1/3 J ,

Однако такое устройсм по харагктеризуется недостаточно : то1П(:/ст1:Ю.. что o6ycj(iB.TiCHo колебания; П1 г1:я.еряе мого груза и инстиуме11та,п:зи;.ми составляющими сччи.бок.

Целью изобретен.я явJ.lяeтc.я повышение точности взве П : пн;я за компенсацгп возмущтю дн; з здействий

Поставленная не ль ;тос.Т 1чзется тем, что в устройство для взвешивания в условиях колебаннп груза, со-держащее основ пй т лополпительный мостовые; тевзодат- .ij.r.K ко ropi.e расположены .на o iteii ii. a-jiiic p--3, эгало1П)ый г )уз , Ко; ор м :arpy; ieii цополпительный тензолатчик, пзмаритель.ный прибор, вход которого ооедннен с измеритель 1ой juinroiiU -bn ос-ю пюго тензодатч.ика, узел суммировани;.-. 3. масштабпруюпщй усилитель, дифйеренцнальиыи предусилитель, вход которого соединен с измерительной диагопалыо дополнительного тензодатчика, а выход через узел суммирования соединен с входом масштабирующего усилителя, операционный усилитель стабилизатора и опорный источник напряжения, выход которого соединен LC. входом измерительного прибора и неинвертирующим входом операционного усилителя стабилизатора, инвертирующий вход которого подключен к выходу масштабпрую1 1;его усилителя, дополнительно введены интегратор, выход которого подключен к узлу сум мирования, первый ключ, вход которого подключен к выходу масштабирую цего усилителя, а выход - к вход интегратора, усилитель мощности ста билизатора, вход которого подключен к выходу операционного усилителя стабилизатора, а выход усршителя мощности с 1а6илизатора соединен с nepBfjTM выводом питаюпг,ей диагонали тензодатчнков, второй ключ, вход, которого пог1,ключен к выходу OTItip анионного усилителя стабилизато ра, а выход второго ключа подключен к точке устройства, два резис тора равного номинала, последовател но соединенные между собой, операционный уси.питель инвертора, инвертирующий вход которого соединен со средней точкой резисторов, а Неинвертируютций вход - с общей точкой устройства, усилитель моицюсти инвертора и третий ключ, вход которого подключен к выход,у онераг ионного усипи-теля инвертора и вход.у усилите ля мощности инвертора, а выход , третьего ключа соединен с общей точ кой зстро1 1Сгва., при этом управляющие вход1.1 всех трех ключей подсоеди нены к первому выходу измерительного прибора, второй вывод питающей диагонали обоих тензодатчиков подключен к вьп-году усилителя мопцостн инвертора и свободному контакту пер }зого резистора, а свободный контак второго резистора подключен к первому Bi-.тоду питающей диагонали обои тензодатчиков. Кроме того, в состав предлагаемого устройства могут входить счетчик, информацион 1ыс вход,ы которого подключены к информационным выходам измерительного прибора, схемы сов38падения кодов нижнего предела и задатчик кода нижнего пределадопуска, выходы которого подключены к первым, входам схемы совпадения коДОН нижнего предела, схема совпадения кодов верхнего предела и задатчик кода верхнего предела допуска, выходы которого подключены к иервЕ м входам схемы совпадения кодов верхнего предела, пpичe вторые ВХОДЕЛ схем совпадения кодов верхнего и нттнего пределов подключены к информационным выходам счетчика, первЕ.|й RS-триггер, S-вход которого подключен к выходу схемы совпадения кодов нижнего предела, второй Я5-триг,гер и первая схема И, первЕ 1й и второй входы которой соединены соответственно с инверсным выходом нерг.ого триггера и ВЕ-КОДОМ схем совпа;(ения кодов верхнего предела, а выход первой схемы И соединен с -входом второго триггера, вторая cx---ia И, первый и второй вход которой соединены соответственно с инверсными- выходами первого и второго триггера, при этом R-входы обоих триггеров соединенЕ-1 с С-входоь счетчика и вторым выходом измерительного припора, третт1Й выход которого подклю ген к суммируюгцем входу счетчика. Па фиг. 1 и 2 приведена функциональная схема устройства-, на фиг. 3его кинематическая схема. Устройство содер;кит OCHOBHOJI 1 и дополЕЦ-ЕтельнЕда 2 тензодатчики, дифференциальЕЕЫй предусилитель 3, масштабируюЕцш усилитель 4, интегратор 5, узел 6 суммирования, ключи 7, 8 и 9, резисторЕ) 10 и 11, операционнЕ-П усилитель 12 инвертора, операциоЕ1ный усилитель 3 стабилгЕзатора, опорный источниЕ ; 14, усилители моЕцности 15 инвертора и 16 стабилизатора, измерительный прибор 17, задатчики 18 и 19 Ешда нижнего и верхнего пределов доЕтуска соответственно, счетчгис 20, схемЕз 21 и 22 совпадения ЕПЕжнего и верхнего пределов соответственно, первЕ-1Ш 23 и. второй 24 трЕ1Е Теры, первую 25 и вторую 26 схемЕ 1 И. Тензодатчики 1 и 2 устаноЕзленЕ5Е 1Еа основантЕИ в непосредстпеЕ)-ной близости друг от друга. TeEiso- датчик 2 нагружен эталонным грузом 27, a тензодатчик 1 - груэоприемной платформой 28. Устройство для взвешивания в условиях колебания груза работает следующим образом, Р.абочий цикл устройства состоит из двух одинаковых интервалов времени TT и Т, , длительность которых равна или кратна периоду сетевой помехи, на интервале Т происходит измерение, а на Т - коррекция дрейфа нуля усилителей 3 и 4. Работа устройства на интервале Tj заключается в следующем, Тензодатчик 2 совместно с усилителями 3 и 4, узлом суммирования 6, операционным усилителем 13 и усилителем 16 мощности представляет авто матическую систему стабилизации, в которой управляющим воздействием является напряжение опорного источника 14, а выходным (стабилизированным) параметром - напряжение выхода тензодатчика 2, При этом гклгочи 7-9 разомкнуты и система находится в режиме стабилизации напря жения. Резисторы 10 и 11 равного но .миналавместе с усилителями 12 и 15 iобразуют инвертор с коэффициентом передачи, равным 1. С помощью этого инвертора с целью устранения синфаз ной составляющей выходного сигнала тензодатчиков вырабатывается двухполярное напряжение питания тензодатчиков. Выходное напряжемте тензодатчика 2 определяется по формуле .K где №9 масса эталонного груза 27, a(-t) - модуль результирующего век тора ускорения, воздействующего на массу измеряемо го груза; К - коэффициент преобразования тензодатчика 2; и„ - напряжение питания тензодатчиков. Напряжение на выходе усилителя 4 мигГ э«( где К, - суммарньм коэффициент пере дачи усилителей 3 и 4. Тогда напряжение на выходе стаби лизатора, равное 0,5 U, , можно определить из уравнения () .U, , 38 коэффициент усиления операционного усилителя 13) коэффициент усиления усилителя мощности 16; Up - напряжение опорного источника. Подставляя значение (, определяют значение напряжения питания тензодатчиков Так как значение К современных операционных усилителей находится на уровне 10, вторым членом знаменателя можно пренебречь. Тогда m.oiltl-K Напряжения выхода тензодатчика 1 определяется по формуле u,,m,o,(ti-K,,u , - масса измеряемого груза , -рр коэффициент преобразования тензодатчика 1. Подставляя значение напряжения получают питания JVlro Из вышеприведенной формулы видно, что значение массы измеряемого продукта не зависит от действующего на измеряемый груз ускорения (т.е. система инвариантна), а определяется не зависящими от динамики коэффициентами передачи К , К и Kj, массой эталонного груза fn и напряжением опорного источника U Причем указанное соотношение сохраняется лишь в пределах линейной области работы усилителей 3, 4, 12, 13, 15 и 16. В конце интервала Т измерительный прибор 17 выдает на вькод устройства цифровой код N, пропорциональный напряжению на выходе основного тензодатчика . В начале интервала Т2 замыкаются ключи 7, 8 и 9, усилители 15 и 16 переходят в режим отсечки, напряжение питания тензодатчиков становится равным нулю. При этом суммарньм дрейф усилителей 3 и 4 И1 тегрируется интегратором 5. На его выходе устанавливается напряжение, ко торо.е через узел 6 суммирова7

ния поступает на вход усилителя 4 в противофазе, компенсируя напряжение дрейфа усилителей 4 и 5. Постоянная времени интегрирования выбирается значительно большей периода сетевой памяти, что снижает ее влияние на установившееся значение напряжения коррекции дрейфа нуля в конце интервала Tj в момент размыкания ключа.7.

В начале следующего цикла измерения устройства интегратор 5 переходит в режим запоминания напряжения коррекции. При этом начинается анализ результата измерения предыдущего цикла. Для этого в начале интервала Т в счетчик 20 параллельным кодом заносится код числа N , а затем счетчик начинает увеличивать свое содержимое с приходом от прибора 17 синхроимпульсов. В задатчике 18 кода нижнего предела допуска хранится код числа К, а в задатчике кода верхнего предела допуска 19 хранится код числа L, , причем К Ц . В схемах 21 и 22 совпадения кодов содержимое счетчика непрерывно сравнивается с кодами чисел К и L . При StTOM возможны три состояния: число (вес меньше допуска), К N L (вес-в.допуске) и (вес больше допуска). При , N К первой срабатывает схема 21, переводя триггер 23

1

Этот сигнал поступает на

выход устройства, сигнализируя состояние Вес меньше допуска. При том инверсный выход триггера 23 чеttttt

42738 8

рез схему И 25 блокирует сигнал от схемы 22, который поступает позже. При К М L срабатывает схема 22, а так как схема 21 не срабатывает,

5 то триггер 23 в О, и через схему И 25 триггер 24 устанавливается в 1, сигнализируя состояние Вес в допуске. При схемы 21 и 22 не срабывают. Триггеры 23 и 24 остаются в состоянии О, поэтому на вькоде схемы И 26 1, сигнализируя состояние Вес больше допуска. В начале калщого рабочегоцикла триггеры сбрасываются в О и снова происходит анализ кода веса предьщущего рабочего цикла. Задатчики 18 и 19 кода могут быть механическими (ввод кода осуществляют вручную) или электронными (например, регистры,

20 в которых информацию можно вводить от внешних устройств).

Предлагаемое устройство обладает широкими функциональными возможностями, высокими эксплуатационными,

надежностными и метрологическими характеристиками.

Внедрение предлагаемого устройства позволит обеспечить. высокие точностные характеристики измерений в

0 условиях колебаний груза. Проведенные экспериментальные исследования показывают, что динамическая погрешность измерения при изменении ускорения до 0,55 крене 15, дифференте 5° и качке 25 не превьшала 0,25%, а температурная погрешность не превышала 0,2% на .

cpuz,3