Устройство для дозирования Советский патент 1986 года по МПК G01G13/28 

17.SSR69

тухающих колебаний при самовозбужде- взвешиваемой доз) г заданргой. Мзоб НИИ устройства и позволяет исключить ретение дополнитолтяюе к основному автоколебания на границе сравнения авт.св. N° 673861. 3 ил.

1

Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к устройствам для дозирования компонентов смеси, например бетонных смесей, и является усовершенствованием известного устройства для дозирования по авт.св. № 673861.

Известно устройство для дозирования, содержащее питатель и накопитель дозатора, сельсин-датчик, датчик скорости дозирования, блок динамической коррекции, пять формирователей импульсов, источник питания 1К-триггер, два элемента И, RS-триг- гер,фазовращатель задатчика дозы,ин- дикатор задания дозы, индикатор текущего значения массы дозы и блок управления .

Ротор сельсин-датчика связан с осью стрелки индикатора дозы накопителя дозатора. С этой же осью связан датчик скорости дозирования, выход которого соединен с первым входом блока динамической коррекции. Второй вход этого блока соединен с ротором сельсин-датчика, а первый выход - с входом первого формирователя импульсов. Фазовращатель задатчика дозы соединен с вторым формирователем импульсов, связанным с индикатором задания дозы. Первый и второй выходы блока управления связаны соответственно с питателем и накопителем дозатора. Установочный вход RS- триггера соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого подключен к выходу четвертого формирователя импульсов. Вход четвертого формирователя импульсов подключен к второму выходу блока динамической коррекции, а второй вход первого элемента И связан с выходом третьего формирователя импульсов, вход которого соединен с источником питания, подключенным .чкже к входу пятого формирователя импульсов, выход которого связан с riepntJM входом второ о

элемента И и с первым и вторым входами 1К-триггера. Выход второго элемента И подключен к входу сброса RS-триггера. Четвертый и пятый входы 1К-триггера связаны соответственно с прямым и инверсным выходами второго формирователя импульсов, а инверсный выход 1К-триггера соединен с входом блока управления.

Целью изобретения является повышение надежности измерения за счет исключения автоколебаний в устройстве на границе сравнения взвешиваемой дозы с заданной.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для дозирования; на фиг.2 - осциллограммы сигналов элементов устройства , на фиг.З - схема частотно-избирательного элемента, входящего в состав устройства для дозирования.

Устройство для дозирования .(фиг.1) содержит дозатор 1, сельсин- датчик 2, датчик 3 скорости дозирования, блок 4 динамической коррекции, первый 5 формирователь импульсов, четвертый и пятый формирователи 6 и 7 импульсов, источник 8 питания, третий формирователь 9 импульсов,

1К-триггер 10, элементы И 11 и 12, RS-триггер 13, второй формирователь 14 импульсов, фазовращатель 15 задатчика дозы, индикатор 16 задания дозы, индикатор 17 текущего значения

массы дозы, блок 18 управления и частотно-избирательный элемент 19. Частотно-избирательный элемент 19 (фиг.З) состоит из дифференцирующей цепи, выполненной на конденсаторе 20 и резисторе 21, двух инверторов 22, трех инверторов 23-25, резистора 26, диода. 27, резистора 28, ди ода 29, змиттерного повторителя, вьтолненного на двух транзисторах

30 и. 31 и резисторе 32, зарялного конденсатора 33 и транзисторноз о ключа 34.

Дифференцирующая цепь 20 и 21 , подключенная своим входом к инверснму выходу триггера 10, связана через два инвертора 22 и резистор 28 с анодом диода 29. Катоды диодов 27 и 29 объединены и соединены с положительным входом зарядного конденсатора 33, входом змиттерно- го повторителя 30-32 и эмиттером транзисторного ключа 34. Коллектор ключа 34 соединен с отрицательным входом зарядного конденсатора 33, а база - с третьим выходом блока 18 управления. Выход змиттерного повторителя 30-32 соединен с входом инвертора 25, выход которого подключен к входам инверторов 23 и 24. Выход инвертора 24 соединен с установочным входом триггера 10, а выход инвертора 23 через резистор 26 связан с анодом диода 27.

Устройство работает следующим образом.

Угловое положение стрелки индикатора дозы накопителя дозатора 1 пре образуется сельсин-датчиком 2, работающим в режиме многофазного индукционного фазовращателя, в напряжени фаза которого пропорциональна углу поворота стрелки весов, формировате 5 импульсов образует последовательность импульсов, фазовый сдвиг кото рых определяется фазовым сдвигом напряжения однофазной обмотки ротора сельсин-датчика 2 относительно фазы опорного напряжения сети.

Задание дозы устанавливается по индикатору 16 задания дозы резистор ным многофазным фазовращателем 15, фаза напряжения которого пропорциональна угловому положению движка переменного резистора фазовращателя Напряжение с фазовращателя 15 поступает на вход формирователя 14 импулсов задатчика дозы, который форми- рует последовательность, прямоугольных импульсов, длительность которых определяется фазовым сдвигом напряжения фазовращателя 14 относительно фазы опорного напряжения сети.

Остроконечные импульсы формирователя 5 импульсов и прямоугольные импульсы формирователя 14 импульсов поступают на соответствующие входы (4-й и 5-й) триггера 10.

Уровни и фазы сигналов элементов устройства иллюстрируются фиг.2, на которой показаны осциллограммы сиг

10

15

20

2530

45

2558694

нала опорного напряжения U

35

40

50

55

на выU

ходе формирователя 9 и синхронизированного с ним блокировочного сигнала Ug на выходе формирователя 7, сигнала текущего значения массы U и синхронизированного с ним блокировочного сигнала Ug соответственно на выходах формирователей 5 и 6, сигнала формирователя 14 импульсов задатчика дозы (прямой U(j и инверсный ) , сигнала триггера 13 текущего значения массы и сигнала управления триггера 10 дозы .

Если текущее значение массы, определяемое положением импульса U, меньше массы, заданной сигналом 11 (фиг.2,а), то- на вход 1-триггера 10 подается низкий уровень Uy,a на вход К - высокий уровень U. Триггер 10 выдает сигнал о продолжении дозирования.

При достижении дозы, равной заданной (фиг.2,б), на вход I триггера 10 подается высокий уровень U,,, а на вход К - низкий уровень Uy и под действием импульса lSf по входу С триггер 10 опрокидывается и выдает сигнал и.на блок 18 управления о прекращении дозирования.

Оперативный контроль текущего значения массы отвешиваемого компонента осуществляется по индикатору 17, включенному на основной и инверсный выходы триггера 13.

.Угол отклонения стрелки индикатора 17 определяется длительностью импульса и, формируемого триггером 13 под воздействием выходных импульсов И 11 и 12.

В режиме отвешивания моменты начала и конца формирования сигнала и определяются моментами поступления импульсов UQ и и, соответственно на входы S и R триггера 13.

Для устранения ложных срабатываний блока 18 управления и ложных показаний индикатора 17 при инерционных выбегах весоизмерительной системы за значения углов поворота 360° и 0°, когда ротор сельсин-датчика 2 переходит границу магнитной оси статора, устройство снабжено бесконтактной блокировкой. Триггер 10 в состояниях Вес и Нуль блокируется одновременной подачей на входы I и К импульса Ur , который своим низким уровнем фиксирует требуемое состояние триггера 10 (фиг.2,в,г).

Сигнал блокировки может регулироваться как по фазе,, так и по длительности.

Индикаторный прибор 17 по максимуму блокируется низким уров ем сигнала Ugjj , при этом сигналы Uj, не проходят на вход R-триггера 13 (фиг.2,в).

Аналогично в состоянии Нуль прибора 17 импульсы U не проходят через элемент И 11 за счет действия низких уровней импульсов Ug (фиг.2,г).

Природа возникновения незатухающих колебаний в зоне сравнения устройства заключается в следующем.

Ир екращение процесса дозирования по сигналу триггера 10, как показывает практика промьшшенной эксплуат ции дискретных систем, возможно на границе совпаденр я фронтов импульсо

и Uy ,. и малейшие флуктуации,

и,

механические вибрации, всегда имею- ище место при работе тяжелого оборудования бетоносмесительньпс цехов, являются причиной периодического расхождения и соприкосновения фронтов импульсов.

Кроме того, при работе транзисторного ключа, управляемого триггером 10,. на индуктивную нагрузку (электромагнитное реле) имеет место влияние изменяющегося тока намагничивания на временные параметры включения и выключения триггера 10.

В результате триггер 10 самовоз- буждается и переходит в режим работы генератора незатухающих колеб.а- ний с частотой 50 Гц и выше, С такой же частотой поступают сигналы на блок управления. При самовозбуждении устройства в зоне сравнения имеет место отказ устойчивого сравнения текущего значения массы с заданным. В результате наступает неопределенное состояние, характеризуемое отсут ствием сигналов как на продолжение дозирования, так и на окончание дозирования, и цикл взвешивания не завершается.

Частотно-избирательный элемент 19 позволяет фиксировать возникновение состояния самовозбуждения системы и сформировать сигнал для перевода триггера 10 в устойчивое состоя ние окончания дозирования.

Частотно-избирательный элемент 19 (фиг.З) работает следующим обра

558696

При самовозбуждении устройства в зоне сравнения на прямом выходе триггера 10 формируется последовательность прямоугольных импульсов. 5 Импульсы дифференцируются элементами 20 и 21, В результате на выходе инвертора 22 формируется последовательность нормированных прямоугольных импульсов, длительность которых

10 определяется постоянной времени дифференцирующей цепи 20 и 21, а частота следования - частотой опрокидываний триггера 10. Нормированные импульсы через резистор 28 и диод 29

15 поступают на конденсатор 33. Посто-; янная времени этой цепи подбирается таким образом, что по истечении времени около 3 с конденсатор 33 за- рялшется до напряжения, которое пос20 ле усиления эмиттерным повторителем 30-32 оказывается равным пороговому напряжению срабатывания инвертора 25. Логический нуль с выхода инвертора 25 подается одновременно на вхо25 ды инверторов 23 и 24. Логическая единица с выхода инвертора 24 переводит триггер 10 по установочному входу в состояние, соответствующее прекращению режима взвешивания

30 Логическая единица с выхода инвертора 23 через резистор 26 и диод 27 осуществляет постоянный подзаряд конденсатора 33, что позволяет непрерывно подтверждать сигнал единицы

35 на входе инвертора 25 и тем постоянно фиксировать триггер 10 в состоянии окончания взвешивания. Возврат . элемента 19 в исходное состояние осуществляется открытием транзисторно40 го ключа 34 по сигналу с третьего выходса блока 18 управления. При этом конденсатор 33 быстро разряжается, на выходе инвертора 23 восстанавливается сигнал нуля и подзаряд кон45 денсатора 33 прекращается. Диоды 27 и 29 служат для развязки сигналов заряда и подзаряда конденсатора 33,

Кроме незатухающих колебаний час50 тотой 50 Гц и Bbmie, возникаюш 1х

при определенных условиях на границе сравнения, в устройстве существуют собственные колебания частотой 0,8- 2 Гц, обусловленные реакцией слабо- 55 демпфированной весоизмерительной системы на ударное истечение отвешиваемого компонента. Частотно-избирательный элемент 19 обеспечивает формиро7

вание сигнала на своем выходе при частоте входного сигнала 50 Гц и вьшш, но не реагирует на сигналы низкой частоты 0,8-2 Гц.

Если частота следования прямоугольных импульсов с триггера 10 равна 0,8-2 Гц, то с такой же частотой нормированные импульсы поступают на конденсатор 33, который не успевает заряжаться до порогового напряжения инвертора 25. Триггер 10 не блокируется в зоне сравнения, что позволяет оценить статическое состояние устройства (отвешенную массу) после успокоения весоизмерительной системы и закончить взвешивание с требуемой точностью.

Таким образом, частотно-избирательный элемент 19 выполняет функцию устранения последствия незатухающих колебаний при самовозбуждении устройства, обеспечивая тем самым повышение надежности его функционирования .

Формула изобретения

Устройство для дозирования по авт.св. № 673861, отличаю- Т1 е е с я тем, что, с целью повы558698

ше.иия надежности измерения, в него введен частотно-иэбирательный элемент, состояший из дифференцирующей цепи, пяти инверторов, двух резис- 5 торов, двух диодов, зарядного конденсатора, эмиттерного повторителя, в виде двух транзисторов и резистора и транзисторного ключа, причем прямой выход 1К-триггера соединен

10 с входом дифференцирующей цепи, выход которой через первый и второй инверторы и первый резистор связан с анодом первого диода, катоды обоих диодов объединены и соединены с по5 ложительным входом зарядного конденсатора, входом эмиттерного повторителя и эмиттером транзисторного ключа, коллектор которого соединен с отрицательным входом зарядного

0 конденсатора, а база - с третьим выходом блока управления, выход эмиттерного повторителя соединен с входом третьего инвертора, выход которого подключен к входам четвертого и пятого инверторов, выход четвертого инвертора соединен с установочным входом ТК-триггера, а выход пятого инвертора через второй- резистор связан с анодом второго

0 диода.

5

Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет повысить надежность измерения. При самовозбуждении устройства на выходе триггера 10 формируются прямоугольные импульсы, дифференцируемые элементами 20 и 21. На выходе инвертора 22 формируются нормированные прямоугольные импульсы, которые через резистор 28 и диод 29 поступают на конденсатор 33. Логическая единица с выхода инвертора 23 через резистор 26 и диод 27 осуществляет под- заряд конденсатора 33, что позволяет непрерывно подтверждать сигнал единицы на выходе инвертора 25 и тем самым фиксировать триггер 10 в состоянии окончания взвешивания. Возврат частотно-избирательного зле-. мента 19 в исходное состояние осуществляется открытием транзисторного ключа 34 по сигналу с блока 18 управления. Конденсатор 33 разряжается, на выходе инвертора 23 восстанавливается сигнал нуля и подзарядка конденсатора 33 прекращается. Диоды 27 и 29 служат для развязки сигнала заряда конденсатора 33. Частотно- избирательный элемент 19 выполняет функцию устранения последствия неза§ (Л с Ч м

J

Фиг. 1