Устройство для регистрации веса в динамике Советский патент 1985 года по МПК G01G23/36 

|динен с выходом блока равновесия, а вход Сброс триггера точного останова связан с шиной Регистрация, J при этом выход триггера точного останова связан с выходом распределителя регистрации.

2.Устройство по П.1, от л и ч а ющ е е с я тем, что, в него введен D -триггер предуспокоения, R- и Sвходы которого соединены соответственно с вторым выходом сигнализатора грубого неравновесия и шиной Сложение или Вычитание, а первый и второй выход D-триггера предуспокоения соответственно соединены с упр авляющим входом ключа средней скор ости и третьим входом блока равновесия.

3.Устройство по П.1, отличащееся тем, что в него введена схема сброса, первый и второй вход которой соединены соответственно с выходами Обнуление и Переполнение реверсивного счетчика динамики а третий вход схемы сброса соединен с шиной Сложение, при этом выход Схемы сброса связан с входом R -тригера динамики и вторым входом ключа гашения о

I оУСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ВЕСА В даНАМИКЕ, содержащее весоизмерительный датчик, реверсивные счетчики нуля и измерения с преобразователями код-нап ряжение, выходы которых и вьлход весоизмерительного датчика соединены с входами элемента сравнения, выход которого связан с первым входом нуль-органа,первый и второй выходы.которого подключены соответственно к шинам Сложение и Вычитание реверсивных счетчиков нуля и измерения, блок установки нуля, выход которого связан с входом реверсивного счетчика нуля, распределеитель регистрации, поразрядно скоммутированный с дешифратором, через который выходы реверсивког го счетчика измерения подключены к выходному устройству, генератор, выход которого связан с входом делителя частоты и входом ключей высокой и средней скорости, ключ низкой скорое ти, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом ключа средней скорости, первым выходом делителя частоты и входом распределителя регистрации, а выходы ключей низкой и высокой скорости соединены со счетными входами реверсивного счетчика измерения, сиг-, нализатор грубого неравновесия, вход которого связан с выходом элемента сравнения, и блок равновесия, первый вход которого связан с шиной Вычитание, при этом первый выход сигнализатора грубого неравновесия связан с управлякяцим входом ключа высокой скорости, отличающееся тем, что, с .целью повышения точности измерения за счет увеличения помехозащищенности, в него введены ключи сложения, вычитания (Л и гашения, триггер динамики, вход, которого соединен с выходом реверсивного счетчика динамики, ключ обратного хода, первый вход которого соединен с первым выходом триггера динамики, второй вход ключа обратного хода соединен с шиной Вычитание , ел а его выход связан с вторым входом 00 нуль-органа, ключ запрета, первый кэ вход которого соединен с вторьш выо ходом триггера .щшамики и вторым вхо-ч, со дом блока равновесия, второй вход ключа запрета соединен с шиной Вычитание и первьы входом ключа вычитания, а выход кгаоча запрета связан с первым входом ключа гашения и вторым входом ключа вычитания, третий вход которого связан с вторым выходом делителя частоты, первый выход которого связан с первым входом ключа сложений, второй вход котброго соединен с шиной Сложение, триггер точного останова, первЕЛй -вход которого сое

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано при взвешивании грузов в условиях низкочастотных динамических помех.

Известно автоматическое весоизме- 5 рительное устройство, содержащее реверсивные счетчики нуля и измерения с преобразователями код - напряжение, выходы которых вместе с датчиком подключены к входу элемента сравнения, к выходу которого подсоединен нуль-орган, выходы которого связаны с входами реверсивных счет-чиков Сложение и Вычитание, генератор импульсов, соединенный со 5 счетным входом реверсивного счетчика нуля через управляемый ключ и со счетным входом реверсивного счетчика измерения через схему управления скоростью компенсации, к входам 20 которого подсоединены выхода счетчика переходов состояния компенсации, связанные со счетный входом последнего через схему совпадения и схему запрета, второй вход которой под 25 ключен к входу вычитания реверсивщ 1х счетчиков, выходаое устройство и цифропечатакйцую машинку через дешифратор и схему выбора кода по разрядно екоммутированные с реверсивными 30 счетчиками нуля и измерения, сигнализатор грубого неравновесия, управляемую схему равновесия и схему разрешения 51

Однако описанное устройство харак-35 тёризуется недостаточной точностью

при взвешивании груза в условиях динамических помех типа качки при ограниченном времени измерения.

Наиболее близким к изобретению является устройство для регистрации веса в динамике, содержащее весоизмерительный датчик, реверсивные счетчики нуля и измерения с преобразователями код-напряжение, выходы которых и выход весоизмерительного датчика соединены с, входами элемента сравнения, выход которого связан с первым входом нуль-органа, первый и второй выходы которого подключены соответственно к шинам Сложение и Вычитание реверсивных счетчиков нуля и измерения, блок установки нуля, выход которого связан с входом реверсивного счетчика нуля, распределитель регистрации, поразряд но скоммутированный с депшфратором, через который выходы реверсивного .счетчика измерения подключены к выходному устройству, генератор; вьрсод которого связан с входом делителя частоты и входом ключей высокой и средней скорости, ключ низкой скорости, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом ключа средней скорости, первым выходом делителя частоты и входом распределителя регистрации, а выходы ключей низкой и высокой у скорости соединены со съемными входами реверсивного счетчика измерения, сигнализатор грубого неравновесия. 3n вход которого связан с выходом элемента сравнения, и блок равновесия, первый вход которого связан с шиной Вычитания,при этом первый выход сигнализатора грубого неравновесия связан с управляющим входом ключа высокой скорости 2. Недостагком известного устройства является низкая точность измерения, обусловленная недостаточной помехозащищенностью его от действия дина мических помех. Цель изобретения - повьшение точности измерения за счет увеличения помехозащищенностио Поставленная цель достигается тем что в устройство для регистрации веса в динамике , .содержащее весоизмерительный датчик, реверсивные счет чики нуля и измерения с преобразователями код - напряжение, выходы которых и выход весоизмерительного датчика соединены с входами элемент сравнения, выход которого связан с первым входом нуль-органа, первый и второй выходы которого подключены соответственно к шинам Сложение и Вычитание реверсивных счетчиков нуля и измерения, блок установки нул выход которого связан с входом реве сивного счетчика нуля, распределитель регистрации, поразрядно скоммутированный с дешифратором, через который выходы реверсивного счетчик измерения подключены к выходному устройству, генератор, выход которо связан с входом делителя частоты и входом ключей высокой и средней ско рости, ключ низкой скорости, первый второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом клю ча средней скорости, первьм выходом делителя частоты и входом распределителя регистрации, а вькоды ключей низкой и высокой скорости соединены со счетными входами ревер сивиого счетчика измерения, сигнали затор грубого неравновесия, вход которого связан с выходом элемента сравнения, и блок равновесия, первый вход которого связан с шиной Вычитание, при этом первый выход сигнализатора грубого неравновесия связан с управляющим входом ключа высокой скорости, введены ключи сло жения, вычитания и гашения, триггер динамики, вход которого соединен с. вькодом реверсивного счетчика динам ки, ключ обратного хода, первый вхо которого соединен с йервым вьгходом триггера , второй вход ключа обратного хода соединен с шиной Вычитание, а его выход связан с вторым входом нуль-органа, ключ запрета, первый вход которого соединен с вторым выходом триггера динамики и вторым входом блока равновесия, второй вход ключа запрета соединен с .шиной Вычитание и первым входом ключа вычитания, а выходключа запрета связан с первым входом ключа гашения и вторым входом ключа вычитания, третий вход которого связан с .вторым выходом делителя частоты, первый выход которого связан с первым входом ключа сложения, второй вход которого соединен с шиной Сложение, триггер точного останова, первый 5-вход которого соединен с выходом блока равновесия, а вход Сброс триггера точного останова связан с шиной Регистрация, при этом выход триггера точного останова связан с входом распределителя регистрации. В состав устройства может входить Ц-триггер, предуспокоения R- и Sвходы Которого соединены соответствен но с вторым выходом сигнализатора грубого неравновесия и шиной Сложение или Вычитание, а первый и второй выход D-триггера предуспокоения соответственно соединены с управг ляющим входом ключа средней скорости и третьим входом блока равновесия, или схема сброса, первый и второй вход которой соединены соответственно с выходами Обнуление и Переполнение реверсивного счетчика динамики, а третий вход схемы сброса соединен с шиной Сложение, при этом выход схемы сброса связан с вторым ч входом R-триггера динамики и вторым входом ключа гашения. Это позволяет повысить точность измерения, при действии динамической помехио На фиг, показана блок-схема описываемого устройства; на фиг«2,3 и 4 - блок-схемы отдельиых- элементов, входящих в состав устройства; на фиг.5 - временные диаграммы, поясняющие принцип его действия. Ус .ройство для регистрации веса в динамике.содержит реверсивные счетчики 1 и 2 соответственно нуля и измерения, связанные через преобэлементом 5 сравнения,- к входу кото рого подсоединен весоизмерительный датчик 6, а к выходу нуль-орган 7, выходы которого являются шинами Сложение и Вычитание реверсивны счетчиков 1 и 2, генератор 8, делитель частоты 9, ключи 10,11 и 12 соответственно высокой, средней и низкой скорости, сигнализатор 13 грубого неравновесия,D-триггер 14 предуспокоения, ключи 15 и 16 сложения и вычитания, через которые подсоединены входы + (сложение ) и - (вычитание )реверсивного счет чика 17 динамики, с R-входом которо го через ключ 18 запрета и ключ 19 гашения связаны выходы соответствен но триггера 20 динамики и схемы 21 сброс-а, другой выход триггера 20 динамики через ключ 22 обратного хо да связан с нуль-органом 7 динамики ключ 18 запрета, ключ 19 гашения, триггер 20 динамики, схему 21 сброс ключ 22 обратного ходао К 5-входам триггера точного оста нова, состоящего из логических элементов 23 и 24, подключены выход обнуления счетчика 17 и выход блока 2 равновесия, входы которого связаны с шиной Вычитание выходами А и Б соответственно триггера 20 динамики и триггера 14 предуспокоения. Выход логического элемента 24 подсоединен к входу распределителя 26 регистрации, выходы которого упра ляют дешифратором 27, передающим код реверсивного счетчика 2 измерения выходному устройству 28, блоку 2 установки нуля. Блок 25 равновесия может содержат например (фиг.2 счетчик 30, выбран ные выходы которого через схему 31 совпадения и ключ 32, на другой вход которого подсоединена шина Вычитание, поданы на его счетный вход С На шину гашения R счетчика 30 через ключ 33 подключены выходы триггеров 14 и 20 предуспокоения и динамики Схема 21 сброса может содержать, например, (фиг„31 схему 34 ИЛИ, через инвертор 35 подключенную к R-входу D-триггера 36, .С-вход которо го подсоединен к шине Сложение. Взаимодействие нуль-органа 7 и ключа 22 обратного хода показано на фиг.4„Нуль-орган 7 состоит, например |Из операционного усилителя 37, транзистора-формирователя 40, триггера 41 с выходными ключами 42 и 43. На 2-вход Г-триггера 41 подсоединен выход ключа 22 обратного хода. Устройство для регистрации веса в динамике работает следуюпщм образом о Пусть в некоторый момент времени происходит нагружение весоизмеритель-; ного датчика 6 согласно позиции 6-1 (фиго5)„ Срабатывает сигнализатор 13 грубого неравновесия (позиция 13/ и через ключ 10 высокой скорости ( позиция 10; на вход третьей декады реверсивного счетчика 2 проходит пачка импульсов, компенсируя возникший разбаланс на уровне сотне с Одновременно компенсирующие импульсы через ключи 11 средней скорости и ключ 12 низкой скорости поступают на вход первой декады реверсивного счетчика 2, Импульсы на выходе ключа 11 прекращаются при возбуждении триггера 14 предуспокоения при достижении равновесия на уровне единиц и срабатывании нуль-органа 7 (позиция 11, фиг о 5 ). Импульсы с выхода ключа 12 низкой скорости продолжают поступать (позиция 12,, фиго5 до команды Регистрация. Позиция 7-1 показьгоает при этом потенциал шины Вычитание, переключение которой вызьшает при отсутствии гасящих импульсов триггеров 14 и 20 (фиг,2) наполнение счетчика 30 блока 25 равновесия При достижении блоком 25 равновесия выбранного кода, например. 12 равновесий (позиция 25, фиг.5 и 2 ), подачей . команды Регистрации (фиг.1,р) триггер точного останова на логических элементах 23 и 24 запускает распределитель 26, производящий передачу кода реверсивного счетчика 2 через дешифратор 27 выходному устройству 28. Если выходное напряжение весоизмерительного датчика 6 колеблется около некоторого состояния равновесия, подлежащего измерению (позиции 6-2, фиг.5), то при условии, когда 2Ап А , где - частота заполнения реверсивного счетчика 2; АП и л - соответственно амплитуда и частота динамической помехи, крутизна компенсации несколько меньше крутизны фронта помехи и выходное напря жение шины Сложение нуль-органа 7 соответствует позиции 7-2 (фиг„5 ), Тое.вблизи (по времени ) от экстрему мов помехи «, 5, S имеет место несколько ложных состояний равновесия а , 6 , 6 и ТоД. Регистрация в этих условиях кода реверсивного счетчика 2 по команде блока 25 равновесия (как это видно из одновременного рассмотрения позиций 6-2 и 7-2 фиг.,5 } привела бы к ошибке, поскольку регистрация могла бы состояться, например, в точках экстремума помехи б или в , когда код реверсивного счетчика 2 значительно отличается от подлинного, равновесного. При этом описьшаемое устройство в указанных условиях работает следующим образом. При каждом положительном импульсе . шины Сложение нуль-орган 7 из пачки а (позиция 7-21 через ключ I5 сложения на вход реверсивно счетчика 17 динамики поступают импульсы, изображенные на позиции 15 в виде пачки q. Однако до возбуждения триггера 2 динамики каждым положительным импульсом шины Вычитание нуль-органа 7 производится запирание ключа 1 вычитания и гашение через ключи 18 и 19 запрета содержимого счетчика 1 Таким образом, при частом срабатьшании шин Сложение и Вычитание нуль-органа 7, что имеет мес при действительном (позиции 7-IJ или ложном (позиции 7-3 ) равновесии, счетчик 17 динамики в режиме нуль-органа 7 Сложение наполняетс импульсами частоты делителя часто ты 9,а в режиме Вычитание содержимое счетчика 17 гасится, а триггер динамики сработать не успевает. При продолжительном действии динамической помехи после ряда ложных равновесий а следует длительное состояние Сложение В, по котором как и прежде, реверсивный счетчик 1 начинает наполняться импульсами D частотой { через ключ 15 сложения шозици я 15). При достижении счетчиком 17 выеранного кода (например, 4 импульсов возбуждается триггер 20 динамики 1 98 (позиция 20 ), выход которого А через ключ 18 запрета препятствует потенциалу шины Вычитание нуль-органа 7 произвести сброс счетчика I7 и запирание ключа I6 вычитания. Поэтому после окончания в момент времени i, режима Сложение реверсивный счетчик 17 начинает опорожняться через ключ 16 импульсами делителя частоты 9 частотой 2 f соотве(гственно позиции 16 В момент времени tj счетчик 17 обнуляется и с его выхода О поступает импульс на вход 5, элемента 23 и на схему 21 сброса(позиция 17). При наличии сигнала Р (Регистрация) на входе элемента 24 срабатьтаёт триггер точного останова, запускается распределитель 26 и код реверсивного счетчика 2 регистрируется выходным устройством 28, Триггер 36 схемы 21 сброса (фиг.З импульсом с выхода О обнуления устанавливается в исходное положение, производят через ключ 19 гашение счетчика 17 и триггера 20. Если динамическая помеха чрезмерно велика, то импульсом с шины реполнение счетчика 17 (фиГоЗ) также сбрасьшаются триггер 20 динамики и счетчик 17 через ключ 19 Таким образом, производится выбор уровня динамической помехи, при котором еще целесообразно производить измере л кие Подбором емкости счетчика 17 и частоты заполнения на реальном объекте можно добиться, чтобы при самых больших динамических помехах счетчик 17 и триггер 20 сбрасывались, а при некоторой средней динамике производилось измерение. Таким образом, при наличии достаточных по величине динамических помех счетчик 17 динамики в режиме Сложеие наполняется импульсами частоты f , а в режиме Вычитание опорожняется импульсами частоты 2 до появления импульса на шине Обнуление „Важнейшим элементом, гарантирующим точное измерение при любых услоВИЯХ, является ключ 22 обратного хода, подсоединенный входами к шине Вычитание нуль-органа 7 и к выходу триггера 20 динамики. Выход ключа 22 обратного хода подсоединен к нуль-органу 7 (например, как это показано на фиг.4 К При появлении разбаланса на вход операционного усилителя 37 на)-вхо де выходного триггера 41 появляется единичный или нулевой сигнал (в зависимости от знака разбаланса). Три гер 41 устанавливается стробирую1цими импульсами в одно из положений Сложение или Вычитание. Ключ 22, срабатывая при совпадеНИИ выходов триггера 20 динамики и шины Вычитание фиксирует шину Вычитание нуль-органа 7 до обнуления счетчика 17 динамики и сброса триггера 20о Таким образом, в момент времени i (фиг.5,позиция 15 при наступл НИИ режима Вычитание этот режим фиксируется ключом 22 обратного хода до момента времени ij , т.е. до обнуления счетчика 17 динамики и окончания щоша измерения (позидни 16,17 и 22, ). V. . Использование ключа 22 эквивален но Д1зижению вспять по оси времени (позиция 7-2 ) от момента -t до сере дины промежутка D длительной динами Действительно, в промежутке D действует режим Сложения и, следовательно, в точке t, код реверсивного счетчика 2 превышает равновесное значение измеряемой величины. Чтобы зарегистрировать это равновесное значение, необходимо чтобы, во-первых, реверсивный счетчик 2 заполнялся после момента времени t, с той же скоростью, что и в промежутке В , а во-вторых, вместо режима Сложение t., - tj постоянв промежутке времени но был режим Вычитание. Так, если динамическая помеха И имела место и она не чрезмерно велика, то измерение состоится, так-как несущественно, что будет после нее (ложные равновесия, как на позиции 7-2 или изменения фронта помехи. Предлагаемое устройство работоспособно при динамических помехах весьма низкой частоты Cl Гц и ниже), что является его важньа достоинством, недостижи в 1М для известных (без применения интегратора)о Кроме того, устройство позволяет произвестя измерение и регистрацию веса в динамике при достаточно высоком уровне помехи и (как показали результаты испытаний) при достаточно низкой ее частоте, порядка ГГц и ниже.

го

n

9

J.

a

3ff

19

Фиг, 3

6-1 13

10 tniim

a iinninitininii

iitiitiiiiitttiiiii I

7-1

II

л-иишпгшшшплг

Фиг. 5