Цифровое весоизмерительное устройство Советский патент 1988 года по МПК G01G3/142 

л-

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано в народном хозяйстве для взвешивания разлиных грузов.

Цель изобретения - повышение ности и надежности за счет совмещения преобразователя частотного сигнала в код периода и вычислителя кода еса.

I На фиг, 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные ди |Граммы работы; на фиг. 3 - функция греобразования.

Цифровое весоизмерительное уст- t)oftcTBO содержит частотный датчик 1 рилы, триггер 2 Шмитта, формирова- гель 3 измеряемого интервала, схему {i 4, вычитающий двоичный счетчик 5, суммирующий двоичный счетчик 6, ре- гистр-защелку 7 результата, генератор 8 тактовых импульсов и програм - Мир.уемое постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 9.Устройство работает следующим образом.

На вход частотного датчика 1 по- ается измеряемое усилие. С выхода Датчика на вход триггера 2 Шмитт а поступает электрический сигнал (фиг.2а период Т которого зависит от величи- Иы, входного усилия (фиг. За). С триг .ера 2 Шмитта на формирователь 3 измеряемого интервала поступают пря- Йоугольные импульсЪ (фиг. 2б) , имею- Цие логические уровни напряжения ii частоту, равную частоте выходного сигнала датчика.

Формирователь 3 вырабатывает сигнал в виде последовательности измеря емых интервалов, имеющих уровень логической единицы, а длительность, - равную длительности заданного количе ства (п) периодов входной acтoты, разделенных сигналом нулевого уровня длительностью в один период входной частоты (фиг. 2в).

Сигнал нулевого уровня с выхода формирователя 3 сбрасывает счетчик 5 По переднему фронту единичного сигна ла число предварительной записи помещается в счетчик 6. Под действием единичного сигнала на первом входе схема И 4 пропускает в течение измеряемого интервала времени импульсы опорной частоты, поступающие на другой вход с генератора 8 тактовых импульсов, на выход и далее на вычитающий вход счетчика 5 (фиг. 2г) .

Счетчик 5 работает в режиме деления частоты на число, 3finv CbiHaeMoe в него из ПЗУ 9:

К

А ел

К;-1 , (i 0-fS), S 2 -1 .

После того, кик на вычитающий счетчик 5 поступают К; импульсов, на его выходе 0 появляется единичный импульс (фиг. 2д), по фронту которого содержимое суммирующего счетчика 6 увеличивается на единицу. Кроме того в счетчик 5 записывается число с выхдов ПЗУ.

Содержимое сум 1ирующего счетчика представляет собой код силы Р, который изменяется в зависимости от числа N тактовых импульсов, поступивших за измеряемый интервал времени, в соответствии с графиком (фиг. За). Зависимость Р от N аппроксимируется кусочно-линейной функцией, с интервалами линеаризации, имеющими одинаковые проекции на ось Р, а число этих интервалов равно 2, где m - количество старших разрядов счетчиков. Каждым К; импульсам генератора 8 на i-M интервале соответствует одна дискрета величины Р. Переход к следующему коэффициенту деления (т.е. к другому интервалу.линеаризации) происходит при изменении кода - старших разрядов счетчика 6, которые задают адрес ячейки ПЗУ 9, содержащей требуемый коэффициент.

Таким образом, при изменении числа тактовых импульсов N от Н„ до мсякс ОД силы, содержащийся в счетчике 6, изменяется в соответствии с зависимостью, представленной на фиг. За.

Г

По заднему фронту измеряемого ин- времени прекращается суммирование, а полученный код силы с выходов счетчика 6 переписывается в регистр-защелку 7 результата. Этот код выдается потребителю до тех пор, -пока не закончится следующий цикл измерения силы и в регистр-защелку 7 результата не запишется новый код.

Как следует из зависимостей, пред ,ставленных на фиг. За, диапазон, в котором может лежать количество тактовых импульсов N, пришедших за измеряемый интервал времени при изменении Р от Р/лцн ДО РМОКС у составляет мин-NMQKC ( мин С:) . Поэтому содержимое суммирующего счетчика. 6 при изменении N от О до N/иин 6 имеет значения. В предлагаемом устройстве

код силы на данном интервале может несколько раз пробежать весь диапазон ОТ РМИЧ РМЯКС (фиг, 36, пунктирная линия; изменение кода в суммирующем счетчике во времени представлено схематично) .

При подготовке устройства к работе с конкретным датчиком силы вычисляются и записываются в ПЗУ коэффи- циенты деления на разных интервалах аппроксимации. Затем определяется число предварительной установки Р.

F

(фиг. Зб) из условия, что код силы

при N

F

должен иметь значение Р

N.

В

мин

мин устройство число предварительной установки вводится коммутацией входов предварительной уста- ковки суммирующего счетчика 6.

Таким образом, устройство совмещает в себе функции преобразователя частоты выходного сигнала датчика в цифровой код и вычислителя значения веса.

Точность преобразования частоты в код силы определяется количеством нтервалов аппроксимации. Для 512 итервалов аппроксимации погрешность преобразования не превышает 1.-10 %

Формула изобретения

Цифровое весоизмерительное устройство, содержащее частотный датчик силы, генератор тактовых импульсов, суммирующий двоичный счетчик и регистр-защелку результата, о т л и н

15

20.

25

30

35

чающееся тем, что, с целью повьш1ения точности и надежности, в него введены последовательно соединенные триггер Имитта, подключенный к выходу частотного датчика силы, формирователи измеряемого интервала и схема И, а также прог{эамт- ируе- мое постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и подключенный к нему информационными входами вычитающий двоичный счетчик, вычитающий вход которого связан с выходом схемы И, к второму входу которой подключен генератор тактовых импульсов, причем ВЫХОД формирователя измеряемого интервала дополнительно подключен к управляющему входу регистра-защелки результата, к входу сброса вычитающего двоичного счетчика и к управляющему входу предварительной записи суммирующего двоичного счетчика, суммирующий вход которого подключен к выходу вычитающего двоичного счетчика, связанного с собственным управляющим входом записи, информационные входы предварительной установки суммирующего двоичного счетчика объединены в две группы, соединенные со- ответственно с положительным полюсом источника питания и общей шиной, информационные выходы суммирующего двоичного счетчикс связаны .с входами регистра-защелки результата, а старшие их разряды подключены к адресным шинам программируемого ПЗУ.

Изобретение позволяет повысить точность измерения и надежность за счет совмещения преобразователя сигнала датчика в код периода и вычислителя кода веса. Для этого час- тЬтный датчик 1 преобразует измеряемое усилие в электрический сигнал, период которого зависит от величины входного усилия. Этот сигнал, сформированный на триггере 2 Щмитта, запускает формирователь 3 измеряемого интервала, вырабатывающий разрешаюишй для схемы И сигнал длительностью в несколько периодов входной частоты. Выходной сигнал схемы И 4 подается на вычитающий двоичный счетчик 5, работающий в режиме деления частоты. Сигнал переполнения с него подастся на вход суммирующего двоичного счетчика 6, содержимое которого фиксируется в регистре-защелке 7 результата по окончании измеряемого интервала. Сигналы с генератора 8 тактовых импульсов в течение измеряемого интервала поступают на вычитающий вход 5, производя последоватглькое вычитание числа, записанного в него по собственным сигналам переполнения из программируемого ПЗУ 9, где хранятся коэффициенты деления для разных интервалов кусочно-линейной аппроксимации. Адрес ПЗУ 9 определяется старшими разрядами суммирующего двоичного счетчика 6. 3 ил. 1 (Л с: .{ 1чЭ СП 4 СП 00

а

5 в г

а

Л/ ЛЛЛА/ А/ / / /

1ПППППППППППГ

J

Ко Ко.

Ki HiKS

I I -Ч I

Фие.2

J

а

Pi

р -р

/.

ин

ffMaft

f ffiaKc

фцд.З