Многопредельные автоматические весы Советский патент 1988 года по МПК G01G7/04 

Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к весам для 1змерения массы и моментов с автоматическим уравновешиванием нагрузки. I Цель изобретения - повышение точности.

На чертеже показана схема весов. j Весы содержат чувствительный элемент 1 с грузоприемной площадкой 2 для взвешиваемого образца 3, закрепленного ла опорах 4 и 5, например, упругих лен- гах, заделанных в основание 6.

К чувствительному элементу 1 прикреп- дена подвижная часть 7 датчика 8 отклонений.

Подвижная секционированная катушка 9 совместно с магнитной системой 10, токо- подводами 11 начала катушки 9 и токопод- водом 12 конца катушки 9 образует электромагнитный компенсатор 13.

Катушка 9 жестко связана с чувствительным элементом 1, электромагнитный компенсатор 13 через первые коммутационные ключи 14 переключателя 15 пределов измерения связан с выходом усилителя 16, вход которого подключен к датчику 8 отклонений.

Переключатель 15 пределов измерения содержит также вторые коммутационные ключи 17 измерительной цепи, сблокированные с первыми коммутационными ключами 14. Весы содержат аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 18, выход синхронизации которого связан с входом управления цифровою индикатора 19, дифференцирую- |Щий усилитель 20, формирующий сигналы коррекции цепи автоматического уравновешивания, инвертирующий усилитель 21, измерительно-калибровочную цепь 22, содер- жашую основной измерительный резистор RO 23 и параллельно ему подсоединенные через коммутационные ключи 17 измерительной цепи переменные резисторы R/,, 24, пороговый элемент 25, первый вентиль 26, второй вентиль 27, первый счетчик 28 (цикли- ческий),дещифратор 29, согласующее устройство 30, генератор 31 импульсов, второй счет- чик 32, содержащий логические ключи 33 младших разрядов, связанные с входами счетных импульсов счетчиков 34 младших разрядов, объединенных цепью переноса между собой и со счетчиком 35 старших разрядов.

Вход дифференцирующего усилителя 20 связан с выходом датчика 8 отклонений, а выход - с входом электромагнитного компенсатора 13, выход которого связан с входом инвертирующего усилителя 21, выход которого связан с входом измерительно-калибровочной цепи 22, подключенной к вторым коммутационным ключам 17 измерительной цепи переключателя 15 пределов измерения, выход измерительно-калибровочной цепи 22 связан с выходом электромагнитного компенсатора 13.

Выход инвертирующего усилителя 21 связан также с входами АЦП 18 и порогового элемента 25. Выход «Больше порогового элемента 25 через первый вентиль 26 связан с входом сложения первого счетчика 28, а выход «Меньше через второй вентиль 27 связан с входом вычитания первого счетчика 28. Выход первого счетчика 28 через дешифратор 29 и согласующеее устройство 30 связан с коммутационными ключа- ми 17 измерительной цепи переключателя 15 пределов измерения.

Входы импульсов первого и второго вентилей 26 и 27 связаны с генератором 31 импульсов. Выход числоимпульсного кода АЦП 18 связан с входами счетных импульсов логических ключей 33 второго счетчика 32.

Входы управления логических ключей 33 связаны с выходами дешифратора 29. Цифровые выходы счетчиков младших и стар- 0 ших разрядов 34 и 35 второго счетчика 32 связаны с цифровым индикатором 19.

Инвертирующий усилитель 21 имеет на входе компенсационный ток 1ко, с выхода же его через измерительный резистор Ro 23 и с соответствующий корректирующий перемен- ньш резистор RK24 поступает разный и противоположный по знаку компенсационному току Ьо ток 1 ко , падение напряжения от протекания которого на резисторах 23 и 24 измерительно-калибровочной цепи 22 пред- Q ставляется выходным сигналом Увых, который оцифровывается АЦП 18.

Весы работают следующим образом.

В исходном состоянии при отсутствии нагрузки (исследуемого образца 3) а чашке 2 первый счетчик 28 находится в состоянии 5 «О, при котором с датчика 8 отклонений на усилитель 16 и дифференцирующий усилитель 20 поступает напряжение, среднее значение которого стремится к «О. В этом состоянии значение выходного тока компенсации IKO также стремится к «О и среднее значение напряжения на выходе инвертиру0

ющёго усилителя 21 оказывается меньще порога чувствительности АЦП 18, тем более меньше порога срабатывания порогового элемента 25.

5 Первый и второй вентили 26 и 27 закрыты по управляющим входам, и на входы первого счетчика 28 не поступают импульсы генератора 31 импульсов. Первый счетчик 28 находится в исходном «О состоянии, при котором дешифратор 29 через согласу0 ющее устройство 30 обеспечивает подключение выхода усилителя 16 к секции катушки 9 наиболее чувствительного диапазона с помощью соответствующих первых коммутационных ключей 14, сблокированные с ними вторые коммутационные ключи

5 17 подключают параллельно основному измерительному резистору 23 соответствующий переменный калибровочный резистор 24 измерительно-калибровочной цепи

22. С помощью набора калибровочных резисторов 24 на этапе юстировочных работ весовым методом по эталонным гирям коэффициент передачи инвертирующего усилителя 21 приводится в соответствие с коэффициентом преобразования компенсационного тока 1ко в силовое воздействие катушки 9 компенсатора 13, благодаря чему нормируется значение выходного сигнала Увых, поступающего на АЦП 18 и пороговый элемент 25 на любом из пределов измерения. Устойчивость чувствительной системы в состоянии равновесия обеспечивается за счет формирования тока коррекции Ьк дифференцирующим усилителем 20, обеспечивающим коррекцию системы по первой и второй производной перемещения подвижной части 7 в виде сигнала напряжения с датчиком 8 отклонений.

На грузоприемную площадку 2 устанавливают исследуемый образец 3, и чувствительный элемент 1, подвешенный на опорах 4 и 5, смещается на величину ЛЬ, при этом с датчика 8 отклонений поступает напряжение, постоянная составляющая которого преобразовывается усилителем 16 в компенсационный ток IKO, установившееся значение которого пропорционально измеряемой массе.

При взвешиваемой массе, превышающей емкость шкалы АЦП 18 происходит срабатывание порогового элемента 25, с выхода «Больше которого поступает сигнал на первый вентиль 26, разрешающего прохождение импульсов генератора 31 на вход первого счетчика 28, переводя его в очередное большее на единицу состояние. Переход первого счетчика 28 из нулевого исходного состояния в очередное сопровождается формированием на выходе дешифратора 29 управляющего сигнала логической «1 поступление которого на согласующее устройство 30 вызывает синхронное переключение соответствующих первых и вторых коммутационных ключей 14 и 17, которые подключают соответствующий калибровочный резистор 24 в измерительно-калибровочной цепи 22 и соответствующую секцию катушки 9 к усилителю 16, что увеличивает компенсационное усилие на катушке 9 компенсатора 13.

При этом, если компенсационное усилие оказывается в зоне, в которой сигнал, по- ступаюший на пороговый элемент 25 оказывается меньше допустимого емкостью оцифровки шкалы АЦП 18, то с выхода «Больше порогового устройства 25 снимается сигнал на первый вентиль 26, который закрывается и прекращается поступление последующих импульсов с генератора 31 импульсов через первый вентиль 26 на первый счетчик 28. Одновременно сигнал с выхода дешифратора 28 открывает соответствующий логический ключ 33, через который число- импульсные коды с АЦП 18 поступают на

0

соответствующий счетчик 34 младших разрядов второго счетчика 32, с Которого по цифровому выходу поступают на цифровой индикатор 19, на котором индицируется

значение взвешиваемой массы с ценой деления, соответствующей данному пределу измерения. Если исследуемый образец 3 в процессе взвешивания уменьшил массу на величину, превышающую емкость шкалы анаQ лого-цифрового преобразователя 18, то пороговый элемент 25 сигналом с выхода «Меньше включает второй вентиль 27, через который импульсы с генератора 31 импульсов поступают на вход вычитания первого счетчика 28, переводя его в состояние

меньше на единицу, т.е. уменьшается содержимое первого счетчика 28 до тех пор, пока с выхода «Меньше порогового элемента 25 не снимется разрешающий сигнал на второй вентиль 27. Это произойдет тогда, когда по сигналу дешифратора 29 согласующее устройство 30 включит соответствующие первые и вторые коммутационные ключи 14 и 17 переключателя 15 пределов измерения, подключающие соответствующий калибровочный резистор 24 и

5 соответствующую секцию катушки 9, при включении которых компенсационное усилие на катушке 9 окажется в зоне сигнала «Меньше допустимого емкостью оцифровки шкалы АЦП 18, при этом с выхода «Меньше порогового элемента снимается

0 сигнал на второй вентиль 27, который закрывается и прекращается подача импульсов с генератора 31 импульов на вход вычитания первого счетчика 28.

Одновременно через соответствующий логический ключ 33 числоимпульсный код с

5 АЦП 18 поступает на соответствующий счетчик 34 младших разрядов, а затем на цифровой индикатор 19, индицирующий значение взвешиваемой массы в данный момент времени с ценой деления, соответствующей, авQ томатически включенному пределу измерения.

При снятии нагрузки с чашки 2 или уменьшения взвешиваемой массы до величины, минимально допустимой для измерения на данном пределе измерения, пороговый эле5 мент 25 вырабатывает сигнал «Меньше, открывающий вход второго вентиля 27, пропускающего импульсы генератора 31 импульсов на вход вычитания первого счетчика 28, уменьшающих его содержимое и переводящих систему уравновешивания и

0 систему отсчета результата взвешивания на предел измерения с повышенной чувствительностью.

Формула изобретения

е Многопредельные автоматические весы, содержашие чувствительный элемент с датчиком отклонения, подключенным к последовательно соединенным усилителю и переключателю пределов измерения, состоящему

из первых коммутационных ключей и сблокированных с ними вторых коммутационных ключей измерительной цепи, электромагнит- 1ЫЙ компенсатор, связанный через первые коммутационные ключи с усилителем, анало- г{о-цифровой преобразователь и цифровой индикатор, отличающиеся тем, что, с целью говышения точности измерения, в них введе- ь ы дифференцирующий и инвертирующий силители, измерительно-калибровочная lenb, пороговый элемент, два вентиля, де- иифратор, согласующее устройство, генератор импульсов, первый счетчик и второй счетчик, состоящий из счетчика стар- иих разрядов и последовательно соединен- hbix логических ключей младщих разрядов V счетчиков младщих разрядов, связанных 1 епью переноса между собой и со счетчиком старших разрядов, при этом измерительно- калибровочная цепь состоит из основного змepитeльнoгo резистора и параллельно ему подсоединенных переменных резисторов, г ричем выход датчика отклонений связан с Iходом дифференцирующего усилителя, вы- лод которого последовательно соединен с электромагнитным компенсатором и инвер

0

с

0

тирующим усилителем, выход которого связан с входами аналого-цифрового преобразователя, измерительно-калибровочной цепи и порогового элемента, выход «Больще которого последовательно соединен с первым вентилем и входом сложения первого счетчика, а выход «Меньще - с вторым вентилем и входом вычитания первого счетчика, последовательно связанным с дещиф- ратором, согласующим устройством, вторыми коммутационными ключами измерительной цепи переключателя пределов измерения, измерительно-калибровочной цепью и выходом электромагнитного компенсатора, при этом выходы дешифратора связаны с входами управления логических ключей младщих разрядов второго счетчика, входы счетных импульсов которых связаны с первым выходом аналого-цифрового преобразователя, второй выход которого связан с входом управления цифрового индикатора, цифровые входы которого связаны с выходами счетчиков старщих и младших разрядов, а входы импульсов первого и второго вентилей связаны с выходом генератора импульсов.

Изобретение относится к весоизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности. На площадку 2 устанавли/2 г5вают образец 3, и чувствительный элемент 1, подвешенный на опорах 4 и 5, смеш,а- ется. С датчика 8 отклонений поступает напряжение, постоянная составляюшая которого преобразовывается усилителем 16 в компенсационный ток, установившееся значение последнего пропорционально измеряемой массе. При снятии нагрузки или уменьшении взвешиваемой массы до величины минимально допустимой для измерения на данном пределе измерения пороговый элемент 25 вырабатывает сигнал «Меньше, открывающий вход вентиля 27, пропускающего импульсы генератора 31 импульсов на вход вычитания счетчика 28, уменьшающие его содержимое и переводящие систему уравновещивания и систему отсчета результата взвешивания на предел измерения с повышенной чувствительностью. 1 ил. 20 SS СО СХ) оо 4