Автоматические весы Советский патент 1988 года по МПК G01G7/04 

сл

00 00

со

со

QO

Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к весам для измерения массы и моментов с автоматическим уравеновешиванием нагрузки.

Цель изобретения - повышение точности.

На чертеже представлена схема весов.

Весы содержат чувствительный элемент 1 с грузоприемной площадкой 2 для взвешиваемого образца 3, закрепленный на опорах 4 -I 5, например упругих лентах, заделанных в основание 6. К чувствительному элементу 1 прикреплена подвижная часть 7 датчика 8 некомпенсации, который подключен через устройство 9 выделения переменной составляющей к формирователю 10 снгнала и че- эез усилитель 11 - к электромагнитному омпенсатору 12, содержащему подвижную катущку 13, расположенную в магнитной системе 14, токоподводы 15 и 16 и опорный зезистор 17, имеющий сопротивление Rop 1 служащий для съема измеряемого сигнала UA b.Ro« KiMx, пропорционального комплексационному току Ь и измеряемой массе M;t образца 3 (Ki - масштабный коэффициент).

Весы также содержат аналого-цифровой преобразователь 18 (АЦП), цифровой интегратор 19, два счетчика 20 и 21 (соответственно счетчик коррекции и счетчик цик; лов осреднения), три вентиля 22-24 (соответственно вентиль информации, вентиль циклов осреднения и вентиль коррекции), григгер 25, нуль-детектор 26, гененатор им- 1пульсов 27, одновибратор 28 и последовательно соединенные логический ключ 29, буферную память 30 и цифровой индикатор 31.

Входы сложения цифрового интеграто- :ра 19 и первого счетчика 20 через первый вентиль 22 связаны с выходом АЦП 18, а входы вычитания через третий вентиль 24 связаны с генератором 27 импульсов.

Выход цифрового интегратора 19 через логический ключ 29, буферную память 30 связан с цифровым индикатором 31. Вход одновибратора 28 связан с выходом формирователя 10 сигнала.

Выход одновибратора 28 связан с входами второго вентиля 23, первого вентиля 22 и через триггер 25 - с управляющим входом третьего вентиля 24.

Вход установки нуля триггера 25 через :нуль-дете1,тор 26 связан с кодовым выходом первого счетчика 20.

Выход синхронизации АЦП 18 связан через второй вентиль 23 с вторым счетчиком 21, выход которого связан с входами управления первого счетчика 20, цифрового ин: егратора 19 и логического ключа 29.

Работа весов происходит следующим образом.

I На грузоприемную площадку 2 устанав- |пивают исследуемый образец 3 и чувстви- |гельный элемент 1, подвешенный на опорах

4 и 5, смещается на величину лЬ, при этом с датчика 8 некомпенсации выходной сигнал УВЫХ поступает на усилитель 11 и после усиления в виде компенсационного тока Ik

через токопроводы 15 и 16 поступает в подвижную катущку 13, возвращающую чувствительный элемент 1 в исходное ,положение , и далее в виде сигнала Vi, с опорного резистора 17 поступает на вход АЦП 18, циклически преобразующего его в число- импульсную форму.

Количество импульсов на выходе АЦП 18 в каждом, из тактов оцифровки компенсационного тока U пропорционально осреднен- ному за это время значению тока Ь, содер5 жащего наряду с постоянной составляющей, пропорциональной массе исследуемого образца, переменную составляющую, вызванную условиями эксплуатации (вибрации, ударов, и т.д.). Наличие переменной составляющей произвольной формы, определяее мой характером внещних воздействий и реакцией на них элементов конструкции весов, приводит к тому, что количество импульсов в выходном коде АЦП 18 в каждом из следующих один за другим циклом его рабо5 ты отличается, причем среднее интегральное значение кода соответствует (приближаться) к истинному значению постоянной составляющей, т.е. к величине тока компенсации, формируемого усилителем 11 в отсутствие вибропомех.

0 Априорное значение возможного характера вибропомех и частотных свойств элементов конструкции весов, позволяет на этапе проектирования весов задать необходимые частотные характеристики АЦП 18 и количество циклов осреднения, необходимых для

5 формирова ния результата, отличающегося от истинного на допустимую величину погрещ- ности.

Операция осреднения результата осуществляется автоматически цифровым интегратором 19, на вход сложения которого

через первый вентиль 22 поступают импульсы числоимпульсного кода с выхода АЦП 18. Одновибратор 28 вырабатывает запрещающий сигнал при появлении помех, превышающих по уровню значение, задаваемое

5 устройство 9 выделения переменной составляющей и формирователем 10 сигнала, благодаря чему на выходе первого вентиля 22 появляются пачки импульсов АЦП 18 при уровне, выбранном на основе интегрирующих свойств АЦП 18 и цифрового интегра0 тора 9.

Выделение переменной составляющей помех осуществляется с помощью устройства 9 выделения переменной составляющей. Формирование логического сигнала наличия помех и задание допустимого уровня

осуществляется формирователем 10 сигнала.

Одновибратор 28 позволяет запомнить

на время цикла работы АЦП 18 факт появлеНИИ помехи и с помощью выходного сигнала перекрыть выдачу импульсов число- импульсного кода с первого вентиля 22 установить триггер 25 управления коррекцией в положение «1, при котором его управляющий сигнал открывает третий вентиль 24 и перекрывает второй вентиль 23, запрещая добавление «1 во второй счетчик 21 по окончании очередного цикла работы АЦП 18. В связи со случайным характером появмощью АЦП 18 и цифрового интегратора 19.

При отсутствии сигнала Sn превышания уровня помех порогового значения одно- вибратор 28 формирует высокий уровень выходного сигнала, поддерживающий в открытом состоянии первый и второй вентили 22 и 23, при котором выходные импульсы кода АЦП 18 поступают на входы сложения цифрового интегратора 19 и первого

ления помехи ее воздействие может превы- счетчика 20, а импульсы синхронизации консить пороговый уровень, задаваемый формирователем 10 сигнала в течение одного или нескольких циклов работы АЦП 18. При этом на входы сложения цифрового интегратора 19 и первого счетчика 20 наряду с пачками импульсов АЦЦ 18, имеющими допустимый разброс, поступают пачки с недопустимой величиной разброса, искажающей осредненное значение результата. Для повышения быстродействия (уменьшения времени формирования осредненного значения результата) и исключения необходимости перепроверки истинности результата осреднения в одновибраторе 28 происходит запоминание сигнала превышения уровня помех порогового значения на время цикла работы АЦП 18 и блокируется добавление «1 во второй счетчик 21 и прекращается пропускание импульсов через первый вентиль 22, а поступивщее количество импульсов сбойного цикла в цифровой интегратор 19 выца измерений SKH АЦП 18 по окончании каждого из циклов работы АЦП 18 добавляют во второй счетчик 31 «1, увеличивающую его содержимое вплоть до переполне 5 ния.

Сигнал переполнения S, выхода старшего разряда второго счетчика 21 поступает на вход управления логического ключа 29, переписывая осредненную информацию цифрового интегратора 19 в буферную память

20 30 и цифровой индикатор 31 и на входы управления цифрового интегратора 19 и первого счетчика 20, подготавливая их к формированию результата очередного цикла осреднения.

При появлении сигнала Sn превышения уровня помех запускается одновибратор 28, его выходной сигнал меняет значение с логической «1 на «О, перекрывая тем самым входы первого и второго вентилей 22 и 23 и устанавливая в единичное сос25

читается путем открывания третьего вентиля ЗО тояние триггер 25. При этом в какой бы мо24 по сигналу с триггера 25 и подачи импульсов от генератора 27 импульсов, третий вентиль 24 на входы вычитания цифрового интегратора 19 и первого счетчика 20 импульсов, количество которых равно коду, набранмент по отношению к началу цикла формирования отсчета не пришел сигнал Sn, выходной сигнал одновибратора 28,перекрывая первый вентиль 22 исключает дальнейшее проникновение импульсов кода АЦП 18 в

ному в сбойном цикле первого счетчика 20. з5 цифровой интегратор 19 и первый счетчик

Момент прекращения подачи корректирующих импульсов определяется с помощью схемы нуль-детектора 26, выявляющий момент обнуления первого счетчика 23 при поступлении на его вход количества импульсов, равного количеству набранных на нем в сбойном цикле. Нуль-детектор 26. формирует выходной импульс сброса триггера 25, выход которого перекрывает третий вентиль 24, прекращая поступление корректирующих

40

20 и одновременно блокирует через второй вентиль 23 циклов осреднения добавление «1 во второй счетчик 21. Установленный в единичное состояние триггер 25 открывает третий вентиль 24 по управляющему входу для пропускания импульсов коррекции на входы вычитания цифрового интегратора 19 и первого счетчика 20.

Сброс триггера 25 в исходное нулевое

состояние происходит по сигналу с нуль-деимпульсов на входы вычитания- цифрового д тектора 26 в момент обнуления первого интегратора 19 и первого счетчика 20.

В цифровой интегратор 19 промежуточные результаты оцифровки поступают только при допустимом уровне помех, подавляемых за заданное, количество циклов осред-Автоматические весы, содержащие чувст- нения, причем при воздействии интегратор 50 вительный элемент с датчиком некомпенсчетчика 20 от генератора 27 импульсов. Формула изобретения

19 вычитается равное им количество корректирующих импульсов, а продолжительность цикла (период осреднения) увеличивается только на время, кратное количеству циклов работы 18, в течение которых

сации, подключенным к последовательно соединенным усилителю, электромагнитному компенсатору и аналого-цифровому преобразователю и к последовательно соединенным блоку выделения переменной составуровень переменной составляющей на выхо- 55 ляющей и формирователю сигналов, послемощью АЦП 18 и цифрового интегратора 19.

При отсутствии сигнала Sn превышания уровня помех порогового значения одно- вибратор 28 формирует высокий уровень выходного сигнала, поддерживающий в открытом состоянии первый и второй вентили 22 и 23, при котором выходные импульсы кода АЦП 18 поступают на входы сложения цифрового интегратора 19 и первого

счетчика 20, а импульсы синхронизации консчетчика 20, а импульсы синхронизации конца измерений SKH АЦП 18 по окончании каждого из циклов работы АЦП 18 добавляют во второй счетчик 31 «1, увеличивающую его содержимое вплоть до переполнения.

Сигнал переполнения S, выхода старшего разряда второго счетчика 21 поступает на вход управления логического ключа 29, переписывая осредненную информацию цифрового интегратора 19 в буферную память

30 и цифровой индикатор 31 и на входы управления цифрового интегратора 19 и первого счетчика 20, подготавливая их к формированию результата очередного цикла осреднения.

При появлении сигнала Sn превышения уровня помех запускается одновибратор 28, его выходной сигнал меняет значение с логической «1 на «О, перекрывая тем самым входы первого и второго вентилей 22 и 23 и устанавливая в единичное сос

мент по отношению к началу цикла формирования отсчета не пришел сигнал Sn, выходной сигнал одновибратора 28,перекрывая первый вентиль 22 исключает дальнейшее проникновение импульсов кода АЦП 18 в

цифровой интегратор 19 и первый счетчик

0

20 и одновременно блокирует через второй вентиль 23 циклов осреднения добавление «1 во второй счетчик 21. Установленный в единичное состояние триггер 25 открывает третий вентиль 24 по управляющему входу для пропускания импульсов коррекции на входы вычитания цифрового интегратора 19 и первого счетчика 20.

Сброс триггера 25 в исходное нулевое

тектора 26 в момент обнуления первого

Автоматические весы, содержащие чувст- вительный элемент с датчиком некомпенсчетчика 20 от генератора 27 импульсов. Формула изобретения

сации, подключенным к последовательно соединенным усилителю, электромагнитному компенсатору и аналого-цифровому преобразователю и к последовательно соединенным блоку выделения переменной составляющей и формирователю сигналов, после

Изобретение относится к весоизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности. При появлен ии сигнала превышения уровня помех запускается одно- вибратор 28, его выходной сигнал меняет значение с логической «1 на «О, перекрывая тем самым входы вентилей 22 и 23, и устанавливает в «1 триггер 25, открывая вентиль 24 по управляющему входу для пропускания импульсов коррекции на входы вычитания цифрового интегратора 19 и счетчика 20. 1 ил.

де датчика о некомпенсации превышал допустимый уровень помех, подавляемых с подовательно соединенные логический ключ, буферную память и цифровой индикатор.

отличающиеся тем, что, с целью повыше- |ния точности измерения, в них введены цифровой интегратор, два счетчика, три вентиля, генератор импульсов, одновибратор, триггер, нуль-детектор, причем первый выход аналого-цифрового , преобразователя связан с управляющим входом первого вен- |тиля, выход которого связан с входами сложения первого счетчика и цифрового ин- |тегратора, вход первого вентиля связан с входами второго вентиля, одновибратора и с первым входом триггера, выход которого связан с управляющим входом треть- го вентиля, вход которого связан с выхо

дом генератора импульсов, а выход - с входами вычитания первого счетчика и цифрового интегратора, выход которого соединен с входом логического ключа, при этом вто- ро.й выход аналого-цифрового преобразователя связан с управляющим входом второго вентиля, выход которого связан с входом второго счетчика, выход которого связан с входами, управления логического ключа, цифрового интегратора и первого счетчика, выход которого последовательно соединен с нуль-детектором и вторым входом триггера, а вход одновибратора связан с выходом формирователя сигналов.