Весовой порционный дозатор с цифровым управлением Советский патент 1991 года по МПК G01G13/28 

О 00 00

ю

Изобретение относится к весоизмерительной технике.

Цель изобретения - повышение точности.

На фиг. 1 представлена структурная схема дозатора; на фиг. 2 - датчик перемещения, общий вид; на фиг. 3 - принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 4 - схема распределителя сигналов.

Весовой порционный дозатор с цифровым управлением содержит циферблатный указатель 1 с преобразователем 2 угла поворота в линейное перемещение, первый шток 3, датчик А перемещения со струной 5 и призмой 6, закрепленной на втором штоке 7, который соединен с промежуточным механизмом в виде соленоида 8 с упором 9 и распорной пружины 10, узел 11 возб/жде- ния и съема колебаний, ключ 12, коммутатор 13, генератор 14 образцовой час готы, трш- гер 15, арифметический блок 16, блок 17 цифрового сравнения, э.здатчик 18.

Датчик 4 перемещения (фиг. 2) имеет ниппели 19, 20 для крепления струны 5 в корпусе 21.

В каркасе 22 соленоида 8 выполнены продольный паз 23 и упор 9.

Шток 9 снабжен ползуном 24, который размещен в пазу 23

Пружина 10 одним концом упирается в торец каркаса 22, а другим - в упор 25.

Кабель 26 служит для подключения узпа возбуждения колебаний и съем частотного сигнала, который представляет собой электромагнит переменного тока, закрепленный на корпусе 21.

С помощью пружины 10 шток 7 фиксируется в положении, соответствующем упору 9. Это положение является одной границей положения шгока 7. Другой его границей является торец штока 3. В этом положении шток 7 фиксируется при вкпюче- нии соленоида 8.

Регулирование крайних положений штока 7 осуществляется изменением положения соленоида 8 на штоке 3.

Жесткость пружины 10 выбирается такой, чтобы ее сопротивление сжатию превышало сопротивление движению штока 7, которое, в свою очередь, определяется сопротивлением скольжению призмы 6 по струне 5.

Ключ 12 (фиг. 3) содержит три схемы И 27-29. Арифметический блок 16 состоит из счетчика 30 и реверсииного счетчика 31, делителя 32, умножителя 33 и вычитателя 34.

Коммутатор 13 (фиг. 4) содержит формирователи импульсов 35 и 36 схему И 37, схемы ИЛИ 38, 39 и 40, регистр 41 сдвига и

импульсный трансформатор 42 с обмотками 43-45.

Обмотка 45 является одновременно входной и выходной.

Дозатор работает следующим образом.

При поступление дозируемого материала в грузоприемный бункер (не показан) стрелка циферблатного указателя 1 отклоняется на угол, пропорциональный текущему значению массы, который с помощью преобразователя 2 преобразуется в линейное перемещение.

В исходном состоянии шток 7 датчика 4 под действием распорной пружины 10 фиксируется в положении, соответствующем упору 9. При этом призма 6 находится в некотором промежуточном положении на струне 5. При поступлении материала в грузоприемный бункер шток 3 перемещается,

увлекая за собой шток 7 и призму 6. Призма 6, скользя по струне 5, изменяет длину ее активной части. Частота f механических колебаний струны 5 равна:

25

f -k УТГ 2 I p

где k - коэффициент чувствительности; о- напряжение в струне;

р- плотность материала струны;

I - длина активной части струны 6. Коэффициенты k, О,р являются случайными величинами. Они изменяются с течением времени и под влиянием изменения

внешних условий, особенно температуры.

Для повышения точности за счет устранения влияния внешних дестабилизирующих факторов измерение текущей дозы осуществляется в два такта.

В первом такте регистр 41 сдвига коммутатора 13 устанавливается в исходное состояние, при котором на нулевом выходе коммутатора 13 появляется сигнал, поступающий на арифметический блок 16 и устанавливающий его в исходное состояние (на чертеже эта связь не показана) и на один из входов схемы И 37.

Первый такт измерения начинается с приходом импульса с генератора 14 образцовой частоты на другой вход схемы И 37, сигнал с выхода которой через схему ИЛИ 38 поступает на вход регистра 41 сдвига. При этом сигнал на нулевом выходе регистра 41 исчезает, а появляется на первом.

Сигнал с первого выхода через схемы ИЛИ 38 поступает на вход формирователя 36, который формирует импульс, поступающий на обмотку 43 импульсного трансформатора 42. При этом а обмотке 45 наводится напряжение, поступающее в узел 11 и возбуждающее струну 5. В узле 11 наводится переменная ЭДС той же частоты, что и частота колебаний струны, которая поступает на первый вход ключа 12 и на первый выход коммутатора 13, т.е. на обмотку 45 трансформатора 42. В обмотке 44 наводится вторичная ЭДС, поступающая на вход формирователя 35. Формирователь 35 формирует импульсы прямоугольной формы, совпадающие по фазе и длительности с положительными импульсами в обмотке 44 трансформатора 42. Сигнал с выхода формирователя 35 через схему ИЛИ 38 поступает на вход регистра 41 сдвига. При этом первый вход регистра сдвига 41 выключается и включается второй выход. Сигнал с второго выхода регистра 41 сдвига поступает на вход триггера 15 и устанавливает его в состояние, при котором открывается схема И 28 ключа 12. При этом с выхода генератора 14 через открытую схему И 28 на вход счетчика 31 начинают поступать импульсы. Сигнал с узла 11 поступает на второй вход открытой схемы И 29. При этом на выходе схемы И 29 формируется импульс прямоугольной формы, совпадающий по фазе и длительности с положительным импульсом напряжения, наводимым в узле 11, который поступает на вход S триггера 15, возвращая его в исходное состояние. При этом схемы И 27 и 28 закрываются, поступление импульсов в счетчик 31 прекращается. Число импульсов NI, поступившее в счетчик 31, пропорциональное частоте fi:

N

k yi7 2(1+1) р

где х - величина перемещения штока 7.

Второй такт измерения начинается с приходом отрицательного импульса напряжения с узла 11 на обмотку 45 трансформатора 42 распределителя команд, Импульс напряжения с обмотки 44 трансформатора 42 поступает на вход формирователя 35.

С выхода формирователя 35 через схему ИЛИ 38 импульс поступает на вход регистра 41 сдвига. При этом второй выход регистра 41 сдвига выключается и включается третий выход, сигнал с которого через схему ИЛИ 40 включает соленоид 8, который втягивает шток 7, перемещая его на расстояние Адо упора. Вместе со штоком 7 на расстояние А смешивается призма 6 по струне 5. Таким образом, во втором такте измерения длина активной части струны 5 равна 1+ х А.

С приходом очередного отрицательного импульса напряжения с узла 11 на обмотку

45 трансформатора 42 с выхода формирователя 35 через схему ИЛИ 38 на вход регистра 41 сдвига поступает импульс, При этом третий выход регистра 41 сдвига выключается и включается четвертый выход, сигнал с которого через схему ИЛИ 39 поступает на вход формирователя 36. Далее все операции аналогичны операциям первого такта измерения. Сигналы с третьего, четвертого и пятого выходов регистра 41 сдвига поступают и на входы схемы ИЛИ 40. При этом на выходе схемы ИЛИ 40 имеется сигнал в течение суммарного времени действия этих трех сигналов.

В течение времени действия сигнала с третьего выхода соленоид 8 находится во включенном состоянии, в результате чего с приходом на узел 11 второго возбуждающего импульса устанавливается частота колебаний струны, равная f2, которая пропорциональна I0 + x+ A

Во время действия сигнала с пятого выхода регистра 41 сдвига открываются схемы И 27 и 28 и на входы счетчиков 30 и 31 поступают импульсы.

С приходом второго импульса с узла 11 на вход S триггера 15 через открытую схему И 29 триггер 15 возвращается в исходное состояние и запирает ключ 12. Поступление импульсов в счетчики 30 и 31 прекращается. Счетчик 31 во втором такте работает на вычитание. Таким образом, в результате второго такта измерения в счетчике 30 импульсов оказывается записанным число

кJTT

N2

2 ( 10 + х + А р

(3)

а в счетчике 31 импульсов - число, равное разности NI и N2:

м„.

-NZ

1

2 р «о +:

lo + х + А

(4)

Число N2 и NI с выходов счетчиков 30 и 31 импульсов поступают на входы делителя 32.

N2

На его выходе получаем число -г,--,

- N2

которое поступает на вход умножителя 33, где умножается на константу А . Число

N2

-гт- А х + 10 с выхода умножителя 33

NI - N2

поступает на вход вычитателя 34, где из него вычитается константа 0. Число на выходе вычитателя 34 равно:

A-lc

(5)

Учитывая линейную зависимость между х и Р, для текущего значения массы Р имеем:

Р v х ,

где v - масштабный коэффициент пропорциональности, определяемый параметрами только механических узлов циферблатного указателя.

Таким образом, результат измерения Р, полученный с помощью предлагаемого дозатора, не зависит от нестабильных коэффициентов k,, р и а , которые не входят в конечное выражение для Р, следовательно, устраняется влияние внешних дестабилизирующих факторов на точность измерения линейный перемещений. Он зависит только от постоянства А и I, которые могут быть выполнены с требуемой для практики степенью точности.

Сигнал, пропорциональный рассчитанному текущему значению дозы, поступает на один из входов блока 17 цифрового сравнения, на второй вход которого подается сигнал, пропорциональный заданной дозе с задатчика 18. При равенстве сигналов на обоих входах блока 17с его выхода поступает сигнал на закрытие впускного затвора расходного бункера (не показан).

Формула изобретения

Весовой порционный дозатор с цифровым управлением, содержащий циферблатный указатель с преобразователем угла поворота в линейное перемещение, соединенный посредством первого штока, промежуточного механизма и второго штока с подвижным элементом датчика перемещения, подключенного к первому выходу

коммутатора, и блок цифрового сравнения, к входам которого подключены выходы задатчика и арифметического блока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены ключ, триггер и

генератор образцовой частоты, датчик перемещения выполнен в виде натянутой струны с узлом возбуждения и съема колебаний, на которой установлен с возможностью скольжения вдоль нее подвижный элемент призма, а промежуточный механизм выполнен в виде закрепленного на первом штоке соленоида, каркас которого снабжен упором, и пружины, закрепленной между упором соленоида и торцом второго штока,

причем первый вход ключа соединен с первым и четвертым выходами коммутатора, выход генератора образцовой частоты подключен к входу коммутатора и второму входу ключа, третий вход которого соединен с

пятым выходом коммутатора и первым входом триггера, выход которого подключен к четвертому входу ключа, первый и второй выходы которого подключен к входам арифметического блока, а третий выход - к третьему входу триггера, второй вход которого соединен с вторым выходом коммутатора, третий выход которого подключен к соленоиду.

кп

Фиг 3

-Tv-v rx

l 1

1 v I

$

K

$

Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет повысить точность измерения. Преобразователь 2 угла поворота стрелки циферблатного указателя 1 в линейное перемещение соединен со штоком 3, на котором закреплен соленоид 8, имеющий упор 9 для пружины 10, которая другим концом упирается в упор 25, выполненный на штоке 7. На струне 5 частотного датчика 4 перемещения с возможностью скольжения установлена призма 6, закрепленная на штоке 7. При поступлении материала в дозатор шток 3 перемещается, увлекая за собой шток 7, а с ним и призму 6, которая, скользя по струне 5, изменяет длину ее активной части, что ведет к пропорциональному изменению частоты колебаний струны, возбуждаемых в ней узлом 11. С помощью этого же узла 11 электрические колебания с частотой колебаний струны 5 передаются через коммутатор 13, ключ 12, арифметический блок 16 на блок 17 цифрового сравнения с заданием. 4 ил. Ј