Весы с автоматическим уравновешиванием Советский патент 1990 года по МПК G01G7/04 

обмотку 9 электромагнитного компенса- д Переменная составляющая сигнала,

тора 7. Дополнительный ток, корректирующий колебания системы по второй производной, формируется из тех же сигналов с помощью квадратора 18 и дополнительного дифференцирующего усивыделенная с помощью конденсатора складывается в аналоговом суммато 17 с сигналами усилителей 13 и 1 увеличивает скорость гашения коле ний подвижной системы весов. 1 ил

Переменная составляющая сигнала,

выделенная с помощью конденсатора 25, складывается в аналоговом сумматоре 17 с сигналами усилителей 13 и и увеличивает скорость гашения колебаний подвижной системы весов. 1 ил.

Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет повысить точность и скорость регулирования весов с автоматическим уравновешиванием нагрузки за счет оптимизации процесса успокоения колебаний чувствительного элемента весов во всем диапазоне взвешивания. Чувствительный элемент 1 под действием веса груза 3, установленного на чашку 2, смещает жестко с ним связанные катушку 8 электромагнитного компенсатора 7 и подвижную часть 11 датчика 12 разбаланса. Сигнал с датчика разбаланса после усиления в дифференцирующем 13 и интегрирующем 14 усилителях формирует в аналоговом сумматоре 17 компенсационный ток по первой производной, который подается в обмотку 9 электромагнитного компенсатора 7. Дополнительный ток, корректирующий колебания системы по второй производной, формируется из тех же сигналов с помощью квадратора 18 и дополнительного дифференцирующего усилителя 20. Квадратор 18 управляет элементом 19 переменной проводимости, включенным в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя 21, который вместе с постоянным резистором 22, регулирующим резистором 23 и конденсатором 24 определяет величину постоянной времени усилителя 20. Переменная составляющая сигнала, выделенная с помощью конденсатора 25, складывается в аналоговом сумматоре 17 с сигналами усилителей 13 и 14 и увеличивает скорость гашения колебаний подвижной системы весов. 1 ил.

Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к весам для измерения массы и моментов с автоматическим уравновешиванием нагрузки. Цель изобретения - повышение точности взвешивания и быстродействия. На чертеже представлена функциональная схема весов с автоматическим уравновешиванием.

Весы содержат чувствительный элемент 1 с грузоподъемной чашкой 2 для взвешиваемого груза 3, закрепленный на опорах и 5, заделанных в основании 6, и с электромагнитным компенсатором 7, содержащим катушку 8 с обмоткой 9, жестко связанной с чувствительным- элементом 1. Для ограничения перемещения чувствительного элемента 1 под грузом 3 весы снабжены упором 10. К чувствительному элементу 1 прикреплена подвижная часть 11 датчика 12 разбаланса.

Кроме того, схема включает дифференцирующий усилитель 13, интегрирующий усилитель 1, аналого-цифровой преобразователь 15, цифровой индикатор 16, аналоговый сумматор 17, квадратор 18, элемент управляемой проводимости 19 и дополнительный дифференцирующий усилитель 20, который содержи операционный усилитель 21, постоянный резистор 22, регулируемый резистор 23 времязадающий конденсатор 2 и разделительный конденсатор 25.

Квадратор служит для непинейного управления величиной проводимости в пределах от 0 до со и может быть реэ лизован на схемах аналогового умножения на основе операционных усилителей с нелинейными элементами в цепи об

5

0

35

40

45

50

ратной связи. Управляемая проводимость 19 может быть реализована на основе полевого транзистора, затвор которого соединен с выходом квадратора 18, а электроды транзистора (сток и исток) подключены параллельно к постоянному резистору 22.

Аналоговый сумматор 17 может быть выполнен на основе резистивного сумматора токов, подключенного к инвертирующему входу операционного усилителя,-цепь обратной связи которого с выхода на вход замкнута через резистор, определяющий коэффициент его передачи и предназначен для суммирования сигналов уравновешивания и коррекции .

Дополнительный дифференцирующий усилитель 20 предназначен для формирования сигнала второй производной перемещения чувствительного элемента 1 и служит для коррекции измерительной системы по ускорению с автоматически оптимизируемой постоянной времени дифференцирования.

Весы работают следующим образом.

На чашку 2 накладывают измеряемый груз 3 и чувствительный элемент 1, подвешенный на опорах k и 5 смещается на величину до упора 10, при этом с датчика 12 разбаланса поступает выходной сигнал UBblx на интегрирующий усилитель И и дифференцирующий усилитель 13.

Аналоговый выходной сигнал U1 интегрирующего усилителя 1 с постоянной времени интегратора начинает увеличиваться. При этом получает приращение и сигнал с выхода аналогового сумматора 17, вызывая нарастание по5153 027

стоянной составляющей компенсационного тока 1Ко.

Одновременно с этим сигнал UBbl)( поступает на вход дифференцирующего усилителя 13, постоянная времени которого выбирается из условия обеспечения заданной скорости отработки входного возмущения и необходимого запаса

ло устойчивости, что вызывает прираще-10 тельного дифференцирующего усилите- ние напряжения Ua на выходе дифферен- Ля 20 под индивидуальные параметры цирующего усилителя 13, его знак и скорость нарастания определяют величи(собственную частоту) подвижной сис темы нагруженных конкретных весов.

ну тока первой производной 1КП, возвращающего совместно с IRoчувствитель-|5 печивает выделение переменной составляющей U3 и подачу ее в аналоговый сумматор 17, исключая при этом дрейф выходного напряжения операционного усилителя 21.

При переходном процессе в начале взвешивания груза 3 на аналоговый сумматор 17 поступают на три входа его соответствующие напряжения, и выходной ток I., с выхода аналогового

ный элемент 1 к положению равновесия. При прохождении подвижной системы (чувствительного элемента 1 с чашкой 2 и грузом 3) исходного положения равновесия со скоростью, определяемой 20 инерционностью подвижной системы и величиной корректирующего силового воздействия, пропорционального , сигнал с датчика 12 разбаланса меняет знак на противоположный и соответст- 25 венно меняется направление (, благодаря чему происходит гашение колебаний подвижной системы.

i

При большом различии масс ненагру- 30 женной и нагруженной подвижной системы в суммарный сигнал токовой компенсации системы автоматического уравновешивания вводится дополнительный сигнал коррекции подвижной системы по второй производной (по ускорению), формируемый дополнительным дифференцирующим усилителем 20 из сигнала коррекции по первой производной и добавляющий дополнительное гиловое воздействие, вызванное приращением напряжения U3 и пропорциональное току Ikn , повышающее суммарную скорость гашения собственных колебаний подвижной системы весов. Постоянная времени дополнительного дифференцирующего усилителя 20 определяется времязадающей цепью по формуле

сумматора 1„ 1

17 +1.

равен + 1,

-о п, Акпг что обеспечивает быстрое успокоение колебательного процесса подвижной системы.

После успокоения колебательного процесса подвижной системы сигналы U, и , следовательно, и токи

0 и 1КП 0, при этом 1К 1

35

кп и сигнал U

кпг

И ТОК 1|

Ко

протекающий

40

, и iur iK(j

через обмотку 9 компенсатора 7, пропорциональны взвешиваемой массе, значение которой в числовой форме отображается на цифровом индикаторе 16.

Формула изобретения

Весы с автоматическим уравновешиванием, содержащие чувствительный эле- 45 мент, снабженный электромагнитным компенсатором, выход обмотки которого связан с общей шиной питания и датчиком разбаланса, выход которого подключен к входам дифференцирующего и интегрирующего усилителей, аналого- цифровой преобразователь с цифровым индикатором, отличающиеся тем, что, с целью повышения точности взвешивания и быстродействия, в них введены аналоговый сумматор, квадратор, элемент управляемой проводимости в виде полевого транзистора и дополнительный дифференцирующий усилитель, причем выход интегрирующего уси- постоянная времени усилителя 20;

- емкость времязадающего конденсатора 2k;

- сопротивление постоянного резистора 22;

R2Y, сопротивление регулируемого резистора 23; величина проводимости элемента управляемой проводимости 19.

Величина сопротивления R2 регулируемого резистора 23 определяется при настройке времязадающей цепи дополнительного дифференцирующего усилите- Ля 20 под индивидуальные параметры

(собственную частоту) подвижной системы нагруженных конкретных весов.

Разделительный конденсатор 25 обес2025

0

сумматора 1„ 1

17 +1.

равен + 1,

-о п, Акпг что обеспечивает быстрое успокоение колебательного процесса подвижной системы.

После успокоения колебательного процесса подвижной системы сигналы U, и , следовательно, и токи

0 и 1КП 0, при этом 1К 1

5

кп и сигнал U

кпг

И ТОК 1|

Ко

протекающий

0

, и iur iK(j

через обмотку 9 компенсатора 7, пропорциональны взвешиваемой массе, значение которой в числовой форме отображается на цифровом индикаторе 16.

Формула изобретения

30 0

Весы с автоматическим уравновешиванием, содержащие чувствительный эле- 45 мент, снабженный электромагнитным компенсатором, выход обмотки которого связан с общей шиной питания и датчиком разбаланса, выход которого подключен к входам дифференцирующего и интегрирующего усилителей, аналого- цифровой преобразователь с цифровым индикатором, отличающиеся тем, что, с целью повышения точности взвешивания и быстродействия, в них введены аналоговый сумматор, квадратор, элемент управляемой проводимости в виде полевого транзистора и дополнительный дифференцирующий усилитель, причем выход интегрирующего уси5

лителя связан с первым входом аналогового сумматора и через квадратор - с затвором полевого транзистора, а его дополнительный выход подключен к входу а.налого-цифрового преобразователя, выход дифференцирующего усилителя связан с вторым входом аналогового сумматора и входом дополнительного дифференцирующего усилителя,

выход которого связан с третьим входом аналогового сумматора, связанного с входом обмотки чувствительного элемента, при этом сток и исток полевого транзистора подключены параллельно постоянному резистору, включенному в цепь отрицательной обратной связи дополнительного дифференцирующего усилителя.