Весоизмерительное устройство Советский патент 1985 года по МПК G01G9/00 

выход - с третьим входом пятого ключа, выход которого через третий счётчик импульсов соединен с вторым вычитающим входом первого реверсивного счетчика, первым вычитающим входом подключенного к выходу четвертого ключа, выход первого компаратора соединен с третьими входами третьего и четвертого ключей, а выход второго компаратора через трег тий вход щестого ключа соединен с

суммирующим входом второго реверсивного счетчика и через третий вход седьмого ключа - с вычитающим входом этого же счетчика, параллельные выходы которого подключены к вхрдам арифметического устройства, выход арифметического устройства соединен с входом счетчика измеряемо массы, а управляющий вход блока индикации - с выходом схемы управления.

ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее два тензорезисторных датчика, первый из которых связан с грузоприемным устройством, а второй - с образцовой массой, два усилителя, соединенные входами с выходами соответствующих датчиков, источник питания датчиков, генератор импульсов, схему управления и счетчик измеряемой массы, подключенный к блоку индикации, о т л и ч а ю .щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения массы в условиях перемен-. ных ускорений и качки за счет одновременного и синхронного измерения сигналов тензорезисторных датчиков, а также за счет компенсации адд тивной погрешности усилителей, в него введены два суммирующих элемента, два компаратора, три счетчика импульсов, два реверсивных счетчика, три триггера, семь ключей, источник напряжения смещения, преобразователь код-аналог и арифметическое устройство, причем источник питания датчиков посредством первого ключа подсоединен к тензорезисторным датчикам, выход первого усилителя через первый вход первого суммирующего элемента подключен к первому входу первого компаратора, а выход второго усилителя через первьй вход второго суммирующего элемента подключен к первому входу второго компаратора, к вторым входам первого и второго . суммирующих элементов подсоединен источник напряжения смещения, выход генератора импульсов подключен к первым входам второго и пятого ключей, а также схемы управления, с S выход второго ключа соединен с входом первого счетчика импульсов, и с первыми входами третьего,.четвертого, шестого и седьмого ключей, выход третьего ключа соединен с суммирующим входом первого реверсивного счетчика, выход которого через третий iNMdk триггер подключен к вторым входам пятого ключа и схемы управления, параллельные вьгходы первого счетчика -импульсов подключены к параллельО ным входам преобразователя код-анаvj лог, выход которого соединен с втоCD рыми входами компараторов, вьЬсод переполнения первого счетчика импульсов подключен к входу второго счетчика импульсов, соединенногб выходом с входом первого триггера, первый выход которого подключен к управляющему входу первого ключа и вторым входам третьего и шестого клгочей, а второй выход - к входу второго триггера и вторым входам четвертого и седьмого ключей, первый выход второго триггера соединен с вторым входом второго ключа, а второй

Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к устройствам для взвешивания продуктов на качающемся основании, например рыбопродуктов на судах в услови ях неспокойного моря.

Цель изобретения - повышение быстродействия и точности измерения массы в условиях переменных ускорений и качки за счет одновременного и синхронного измерения сигналов тензорезисторных датчиков весоизмертельного устройства, а также за сче компенсации аддитивной погрешности усилителей и аналоговых элементов преобразования сигналов датчиков.

На чертеже схематически изображена блок-схема весоизмерительного устройства.

Устройство состоит из источника 1 питания тензорезисторных датчиков, первых ключа2, тензорезисторнго датчика 3, усилителя 4 суммирующего элемента 5, компаратора 6, счетчика 7 импульсов; вторых тензорезисторного датчика 8, усилителя 9, суммирующего элемента 10, компаратора 11 .

Датчик 3 установлен в грузоприемном устройстве (не показано} , а датчик 8 соединен с образцовой массой не показана). Источник 12 напряжения подключен к вторым входасуммиру1ошд1Х элементов 5 и 10. Преобразователь 13 код-аналог своими параллельными входами соединен с параллельными выходами счетчика 7 импульсов, а выход преобразователя 13 подключен к вторым входам

компараторов 6 и. 11. Выход переполнения первого счетчика . 7 подключен к второму счетчику 14 импульсов, выход переполнения которого соедине с входом первого триггера 15. Второй выход триггера 15 подключен к . входу второго триггера 16. Генератор 17 импульсой своим выходом подключен через второй и третий ключи 18 и 19 к суммирующему входу первого реверсивного счетчика 20, вход которого соединен с входом третьего триггера 21. Вькод генератора 17 подключен к первому входу пятого ключа 22. Выход первого KOMnajpaTopa 6 соединен с управляющими входами третьего ключа 19 и четвертого ключа 23, а выход второго компартора 1I соединен с управляющими входами шестого ключа 24 и седьмого ключа 25. Выход ключа 24 соединен с суммирующим входом, а выход ключа 25 - с вычитающим входом второго реверсивного счетчика 26, параллельные выходы которого подключены к входам арифметического устройства 27, в состав которого входит дополнительный третий счетчик 28 импульсов. Выход арифметического устройства 27 соединен через счетчик 29 измерения массы с блоком 30 индикации, управляюп(ий вход которого соединен со схемой 31 управления.

Весоизмерительное устройство работает следующим образом.

Исходное состояние элементов схемы устройства перед- измерением продукта, установленного на грузоприемную платформу, связанную с тензодатчиком 3, следующее: источник 1 питания через ключ 2 додает питание на тензодатчики 3 и 8, на тензодатчике 8 постоянно находитс образцовый груз. Счетчики 7,14, 20,26 и 29 находятся в нулевом состоянии, компараторы 6 и 11 и триггеры 15 и 16 находятся в таком состоянии, что ключи 18,19 и 24 открыты, а ключи 22, 23 и 25 закрыт триггер 21 находится в нулевом состоянии. Сигнал, пропорциональньй измеряемой массе, с тензодатчика 3, усиленный усилителем 4, через суммирующий элемент 5, где он суммируется с сигналом смещения (Uc/w ) подается на первый вход компаратора Сигнал, пропорциональный образцовой массе, с тензодатчика 8, усиленный усилителем 9, черед суммирующий элемент 10,-где к нему добавляется , подается на -первьй вход компаратора 11. С учетом действия перемен ных ускорений икачки эти сигналы можно выразить следующим образом: и UnKnpK,m(g+a(t))cos0(t) ± i UCM Uj UnKppK,mo(g+a(t))cose(t) ± + где (J - сигнал на первом входе компаратора 6; сигнал на первом входе компаратора 11; и„ - напряжение питания тензодат чиков; К(, коэффициенты пропорциональности;Ку-И к1- коэффициенты усиления усилителей 4 и 9; т и измеряемая и образцовая масса соответственно; 5 - ускорение силы тяжести; о( - переменное ускорение; б -. угол наклона основания устройства при качке относи тельно плоскости горизонта; CLH C/ip- дрейф нуля элементов 4 и 5 9 и 10 соответственно. Измерение начинается с одновр мен ного поступления импульсов с генератора 17 на суммирующие входы счетчиков 7,20 и26. При этом по мере увеличения числа в счетчике 7 преобр зователь 14 код-аналог линейно увеличивает напряжение на своем выхо 794 де с дискретностью аО t которое поступает на вторые входы компараторов 6 и 11. В момент равенства сигналов на первом и втором входах компараторов 6 и 11 последние срабатьгошот, закрьгоают ключи 19 и 24 соответственно, после того з счетчиках 20 и 26 фиксируются числа, равные значениям сигналов, выраженных формулами (1 ) и (2). Таким образом. завершается один Тшкл измерения полных сигналов измеряемой и обрайцовой масс. Для п-кратного усреднения полных напряжений сигналов Uj и UQ цикл измерения полного сигнала повторяется п раз. Счетчик 7 считает импульсы до своего переполнения, автоматически сбрасывается в нуль, после чего на выходе преобразователя 13 код-аналог устанавливается нулевое напряжение. Компараторы 6 и 11 устанавливаются в исходное состояние и снова открывают ключи 19 и 24, а импульсы переполнения счетчика 7 поступают на вход счетчика 14. Цикл измерения повторяется до переполнения счетчика 14. В момент переполнения счетчик 14 автоматически сбрасьшается в нуль, р мпульсы переполнения устанавливают триггер 15 в единичное состояние вследствие чего закрывается ключ 2, отключая питание от тензодатчиков 3 и 8, закрывает ключи 19 и 24, .и открывает ключи 23 и 25, В счетчиках 20 и 26 к этому моменту времени зафиксирована сумма п чисел, равных соответствующим напряжениям О,.. Сигналы, поступающие на первые входы компараторов 6 и 11, имеют следующие значения: Ug UCM Uu UCM ± .(4) Аналогично предыдущему Циклу измерения происходит измерение нулевых сигналов, выраженных формулами СЗ ) и (4). Эти циклы также повторяются п раз и из чисел, зафиксированных в счетчиках 20 и 26, происходит вычитание суммы пчисел, равных сигналам U(, и U, соответственно, после чего второй импульс переполнения счетчика 14 устанавливает триггер 15 в нулевое состояние, а триггер 16 - в единичное. Триггер 16 закрьюает ключ 18, прекращая подачу импульсов к счетчикам 7, 20 и 26, и открьшает ключ 22. Тр гер 15 устанавливает ключи 19,24 23 и 25 в исходное состояние, от вает ключ 2, подключая питание к тензодатчикам 3 и 8. На этом цикл измерения полных нулевых: сигналов измеряемой и образцовой масс заканчивается, а в счетчиках 20 и 26 происходит в деление усредненных значений пол ных сигналов измеряемой и образц вой масс. Они выражаются следующими формулами: lu,. s: N -i 1 пди пд1/ Sj t n pS xl H seCtl N -i±l пди. ди ()-sQ 0 где N)( - среднее значение из n измерений сигнала измеряемой массы в условиях переменных ускорений и качки; NO - среднее значение из П измерений сигнала образцовой массы в условиях переменных ускорений и качки. В дальнейшем производится обработка результатов измерений по алгоритму: S ir где гПд - величина образцовой массы; KO - коэффициент пропорциональности. Импульсы с генератора 17 поступают через ключ 22 на арифметическое устройство 27 и счетчик 28. Так как счетчик 28 своим выходом подключен к к вычитающему входу счетчика 20, то коммутация ключей 22 и 23 (ключ 22 открывается, а ключ 23 закрывается ) осуществляет операцию умножения числа в счетчике 20 на число, равное емкости счетчика 28.-Емкость счетчика выбирается пропорционально величине образцовой массы ( КоШ)Таким образом, счетчики 28 и 20образуют один вычитающий счетчик с зафиксированным в нем числом N KO rOjj , которое вычитается. Одновременно с вычитанием числа М KO m арифметическое устройство 27 производит операцию суммирования импульсов тактового генератора 17 до совпадения с числом NO , зафиксированном в счетчике 26. Б момент совпадения арифметическое устройство Вырабатьшает импульс, который записьшается всчетчик 29 массы, затем число, записанное в арифметическом устройстве, обну- , ляется кроме счетчика 24 и снова происходит суммирование импульсов до следующего совпадения с числом N( и так далее. Счетчик 29 массы считьшает импульсы до тех пор, пока не срабатьшает триггер 21переполнения по вычитающему входу счетчика 20. К этому моменту в счетчике 29 записано число, равное С учетом формулы (5) и (6 - . КПР к., т, , 21 и( t«(-t))cos-0(i) K;pKX2I u,(t«(ti)cose(t) «,:kп., , Если установить , У и , то Кг(т . Таким образом, в счетчике 29 записано число, пропорциональное измеряемой массе. После срабатьшания триггера 21 переполнения счетчика 20 ключ 22 закрьшается, а

схема.31 управления выводит информацию со счетчика 29 массы на блок 30 индикации. Обнуление счетчиков производится посредством

сигнала Сброс, формируемого схемой 31 управления и передаваемого по шине 01 . После сброса счетчиков процесс измерения повторяется.