Электронные цифровые весы Советский патент 1990 года по МПК G01G23/37 

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано для автоматического взвешивания грузов на подъемных кранах, в том числе на заливочных и стационарных весах в статике.

На фиг. 1 показана блок-схема электронных цифровых весов: на фиг.З - эпюры пряжений.

Весы содержат генератор 1, тензодат- чик 2, усилитель 3 мощности, инверсный вход которого через аналого-цифровой компенсатор 4, подключенный к выходам первого счетчика 5, связан с первым входом нуль-органа 6, а также второй триггер 7, выход которого соединен с входом реверсирования первого счетчика 5 и первый триггер 8, выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора 9, один из сигнальных входов которого подключен к выходу делителя 10 частоты, а выход коммутатора 9 соединен со счетным входом первого счетчика 5.

Выход генератора 1 соединен с С-вхо- дом третьего триггера 11 и входом второго счетчика 12, выходы которого через элемент И-НЕ 13 связаны с вторым сигнальным входом коммутатора 9, единичными S-входами третьего 11 и четвертого 14 триггеров, единичный и нулевой выходы которых соответственно подключены к счетному входу третьего счетчика 15 и С-входу первого триггера 8.

Выход переполнения второго счетчика 12 через последовательно соединенные делитель 10 частоты и формирователь 16 импульсов соединены с нулевыми R-входами третьего счетчика 15, пятого триггера 17, единичным S-входом первого триггера 8 и непосредственно соединен с входом усилителя 3 мощности, другой выход которого через параллельно соединенные тензоза- датчик 2 и дифференциатор 18 связан с входами сумматора 19, выход которого соединен с вторым входом нуль-органа 6, связанного своим выходом непосредственно и через по 5оговый элемент 20 соответственно с D-входом третьего 11 и С-входом

четвертого 14 триггеров. Выход третьего счетчика подключен к единичному S-входу пятого триггера 17, выход которого подключен к D-входу второго триггера 7, С-вход 5 которого соединен с выходом делителя 10 частоты.

На фиг.2 изображены эпюры выходных напряжений; Ei - генератора 1, Е2 - тензодатчика 2, Е - цифроаналогового компенса- 0 тора 4, Ее - нуль-органа 6, Еу - второго триггера 7, Ев - первого триггера 8, En - третьего триггера 11, Е13-элемента И-НЕ 13, Ei6-формирователя 16 импульсов, Eie-дифференциатора 18, Ei9 --сумматора 19, Еао 5 порогового элемента 20.

Весы работают следующим образом. Генератор 1 с выходными импульсами HI через второй счетчик 12 и усилитель 3 мощности обеспечивает питание тензодат0 чика 2, дифференциатора 18 и цифроаналогового компенсатора 4 и напряжение прямоугольной формы с измененным размахом, которое после прохождения дифференциатора 18 приобретает форму EIB со

5 спадом плоской вершины.

Аналоговое сложение Еа и Eis сумматором 19 приводит к получению напряжения Ei9 с постоянным спадом плоской части импульса, независимо от нагрузки тензо0 датчика 2. В нуль-органе 6 напряжение Eig компенсируется выходным сигналом цифроаналогового компенсатора 4, амплитуда которого Е4 по мере компенсации возрастает, из-за чего выходное напряжение Ее

5 нуль-органа 6 снижается.

Элемент И-НЕ 13 вырабатывает стро- бирующий импульс Ei3, обеспечивающий в моменты ti, t5, tg и т.д., установку в единичное Состояние третьего 11 и четвертого 14

0 триггеров и разрешает их возврат в нулевое состояние только в определенные интервалы времени из..м: п.-лв и т.д.

Если напряжение Eig недокомпенсиро- вано, то в интервале моментов t3...t4 напря5 жение Ее нуль-органа 6 превышает порог V срабатывания порогового элемента 20, из- за чего последний свое состояние не меняет. По мере же компенсации напряжение Ее в интервале моментов t7..,t8 обязательно пе- ресечет порог V, что приведет к срабатыванию на этом интервале порогового элемента 20, выходное напряжение Е2о которого восходящим фронтом возвратит в нулевое состояние четвертый триггер 14 по его С-входу, сигнализируя о необходимости снизить быстродействие весов с тем, чтобы исключить отслеживание помехи.

Модуляция быстродействия осуществляется следующим образом.

С каждым периодом делителя 10 частоты формирователь 16 импульсов вырабатывает короткий импульс Ei6, обеспечивающий обнуление третьего счетчика 15, пятого триггера 17 и установку в единичное состояние первого триггера 8, который при этом отключает от делителя 10 частоты первый вход коммутатора 9 и подключает второй его вход к выходу схемы И-НЕ 13, в результате чего первый счетчик 5 заполняется с высокой частотой, быстро отслеживая изменение выходного напряжения тензодатчика 2,

Возвращение в нулевое состояние .четвертого триггера 14 приводит к сбросу по С-входу второго триггера 8 (эпюра Е в), который переключает при этом коммутатор 9 от элемента И-НЕ 13 к выходу делителя 10 частоты, подавая на вход первого счетчика 5 импульсы пониженной частоты, чем снижается быстродействие весов. В результате окончательная компенсация сигнала тензо- датчиков происходит только при сниженном быстродействии.

Для окончательной компенсации (измерения) сигнала тензодатчиков подсчитывается число периодов ti...t4, t5...t8 и т.п. с перекомпенсированным сигналом за период выходного напряжения делителя 10 частоты и по большинству фактов перекомпенсации осуществляется реверсирование первого счетчика 5, что реализуется следующим образом.

Если сигнал недокомпенсирован, то на выходе нуль-органа 6 действует единичное напряжение (здесь единичной принята положительная полярность в интервале моментов t3...t4i t7...t8,...)- Поэтому третий триггер 11 остается в единичном состоянии, из-за чего третий счетчик 15 и пятый триггер 17 не срабатывают, оставляя тем самым в нулевом состоянии второй триггер 7, который при этом удерживает первый счетчик 5 в режиме сложения.

В тех случаях, когда сигнал тензодатчика 2 скомпенсирован либо перекомпенсирован, в середине интервала стробирования tio...ti2 в момент tn выходное напряжение Ее нуль-органа 6 будет нулевым, из-за чего восходящим фронтом EI в моменты типа tn третий триггер 11 сбрасывается, записывая единицу в третий счетчик

15. Если за время анализа, равное периоду ti...ti2 выходного напряжения делителя 10 частоты, счетчик 15 заполняется, то пятый триггер 17 сообщает единичный уровень D- входу второго триггера 7, который по С-входу переводится в единичное состояние, переключая и тем самым первый счетчик 5 в режим вычитания, после чего выходное напряжение делителя 10 частоты в момент ti2 через коммутатор 9 изменяет показание

счетчика 5 всего лишь на единицу, независимо от степени компенсации. Таким образом в первом счетчике 5 с оздается цифровая копия уровня Е2 сигнала тензодатчика 2.

Поскольку при этом содержимое реверсивного счетчика 5 меняется не в каждый период сигнала тензодатчика, как в извест- нь1х весах,а по результату анализа множества периодов реверсируется счетчик, то

поражение помехой сколь угодно большой величины одного и даже нескольких периодов сигнала не сказывается на результате взвешивания.

Формула изобретения

Электронные цифровые весы, содержащие генератор, тензодатчик цифроанало- говый компенсатор, управляющие входы которого подсоединены к выходам первого

счетчика, выход - к первому входу нуль-органа, блок реверса, выход которого соединен с входом реверсирования первого счетчика,первый триггер, выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора, один из сигнальных входов которого подсоедин.ен к выходу делителя частоты, а выход коммутатора соединен со счетным входом первого счетчика, о т л и- чающиеся тем, что, с целью повышения

точности, в них введены аналоговые дифференциатор и сумматор, второй и третий счетчики, элемент И-НЕ, три триггера, пороговый элемент, формирователь импульсов, усилитель мощности с дополнительным

инверсным выходом, а блок реверса выполнен в виде второго триггера, причем выход генератора соединен с входом синхронизации третьего триггера и входом второго счетчика, выходы которого через элемент

И-НЕ соединены с вторым сигнальным входом коммутатора и единичными входами третьего и четвертого триггеров, единичный и нулевой выходы которых соответственно подсоединены к счетному входу третьего счетчика и входу синхронизации второго

триггера, вход данных которого подсоединен к кбрпусной шине,а выход, переполнения второго счетчика через последовательно соединенные делитель частоты и формирователь импульсов подключен к нулевым входам третьего счетчика, пятого триггера, единичным входам первого триггера и непосредственно соединен с входом усилителя мощности, инверсный выход которого соединен с входом цифроаналого- вого компенсатора, а другой выход через параллельно подключенные тензодатчик и

0

дифференциатор соединен с входами сумматора, выход которого соединен с вторым входом нуль-органа, подключенного своим выходом к входу данных третьего и через пороговый-элемент к входу синхронизации четвертого триггеров, вход данных последнего подсоединен к корпусной шине, а выход третьего счетчика подкл ючен к единичному входу пятого триггера, выход которого подключен к входу данных второго триггера, вход синхронизации которого соединен с выходом делителя частоты.

Изобретение относится к весоизмерительной технике. Предложены электронные цифровые весы, содержащие первый счетчик 5, который через коммутатор 9 осуществляет подсчет импульсов высокой или низкой частоты в зависимости от степени компенсации сигнала на выходе сумматора 19 выходным напряжением цифроаналогового компенсатора 4. Сигнал на выходе сумматора 19 формируется за счет запитки тензодатчика 2 и дифференциатора 18 напряжением прямоугольной формы от генератора 1 через второй счетчик 12 и усилитель 3 мощности. До момента компенсации сигнала тензодатчика формирователь 16 импульсов, подсоединенный через делитель частоты (ДЧ) 10 к выходу второго счетчика 12, обнуляет третий счетчик 15, пятый триггер 17 и устанавливает в единицу первый триггер 8, разрешающий потенциал которого обеспечивает коммутацию импульсов высокой частоты на вход первого счетчика 5 через коммутатор 9. При предварительной компенсации сигнала тензодатчика срабатывает пороговый элемент 20, который сбрасывает четвертый триггер 14 в ноль, подключая коммутатор 9 к выходу ДЧ 10, снижая быстродействие весов для исключения отслеживания помехи. Для окончательной компенсации сигнала тензодатчика подсчитывается число периодов с перекомпенсированным сигналом за период напряжения ДЧ 10 и по большинству фактов перекомпенсации осуществляется реверсирование первого счетчика 5. 2 ил.

ff IJTJIJIR - ITLRJIJT ггглл-Щ/,

f7

f, .г

л