Автоматические весы Советский патент 1980 года по МПК G01G7/04 

Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к аналитическим весам с электромагнитной системой уравновешивания. Известны аналитические весы, соде жащие коромысло с чашкой, датчик раз баланса, подключенный к регулирующему усилителю, компенсатор и отсчет ный прибор 1. Известные весы имеют недостаточну точность и помехоустойчивость вследс вие того, что отсчетный прибор регис рирует все броски компенсационного тока в неустановившемся режиме :.и раз личные помехи, затрудняющие отсчет. Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемым являются автоматические весы, содержащие чувствительный элемент с датчиком некомпенсации, подключенным к регулирующему усилителю, соединенному с компенсатором, и цифровой прибор с блоком запуска и генератором импульсов 2 . Известные весы имеют недостаточное быстродействие и точность, поскольку для управления работой узла устранения ложного отсчета требуется внешний запусксцощий сигнал. Точность весов ухудшает также наличие в схеме узла, работающего в режиме хранения информации, при котором возникают сбои от воздействия импульсных помех. Цель изобретения - увеличение быстродействия весов и точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в известные весы введены усилитель-интегратор, инвертор, две схемы сравнения, источники смещающих сигналов , схема ИЛИ и ключ, причем выход регулирующего усилителя соединен с первыми входами схем сравнения непосредственно, а с их вторыми входами связан через усилитель-интегратор и инвертор, при этом ко вторым входам схем сравнения подключены источники смещакидих сигналов, а выходы схем сравнения через схему ИЛИ соединены с ключом, установленным между генератором импульсов и блоком запуска цифрового прибора. На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемых весов; на фиг. 217 - графики, поясняющие работу.весов. Схема включает чувствительный элемент 1 с грузоприемной площадкой 2 для исследуемого образца 3 с неизвестной массой закрепленный на опорах, например упругих лентах 4 и 5, заделанных в основание б, и сна женный датчиком некомпенсации, имеющим подвижную 7 и неподвижную 8 части, и компенсатором, образованным подвижной катушкой 9, магнитной системой 10 и токоподводами 11 и 12, а также регулирующими усилителем 13 и отсчетным цифровым прибором 14 с блоком 15 запуска и генератором 16 тактовых импульсов. Кроме того схема включает усилитель-интегратор 17 с повышенной постоянной интегрирования TU , большей времени переходного процесса Tf, (Тц Т) в составе операционного усилителя 18 и конденсатора 19, инвертор 20, разделительные резисторы 21, 22, 23 и 24, схемы 25 и 26 сравнения, источники 27 и 28 смещающих сигналов V, и MCMU схему ИЛИ 29 и ключ 30, причем выход 31 регулирующего усилителя 13 соединен непосредственно с первыми входами 32 и 33 схем 25 и 26 сравнения, а через усилитель-интегратор 17 инвертор 20 соединен со вторыми входами 34 и 35 схем 25 и 26, к которым подключены также источники 27 и 28 смещающих сигналов. Выходы 36 и 37 схем 25 и 26 сравнения через схему ИЛИ 29 поданы на ключ 30, установлен ный между генератором 16 тактовых импульсов и блоком 15 запуска отсчет ного цифрового прибора 14. Опорный резистор 38, имеющий сопротивление / служит для съема измеряемого сигнала VK, ; пропорционального компенсационному току Зц и измеряемой массе т образца 3 (К - масштабный коэффициент). Работа весов происходит следующим образом. На грузоприемную площадку 2 устанавливается исследуемый образец 3 и чувствительный элемент 1, подвещенный на опорах 4 и 5, смещается на величину лН , при этом с датчика не компенсации в регулирующий усилитель 13 поступает входной сигнал ьх который после усиления в виде компен сационного тока 3 через токоподводы 11 и 12 поступает.в подвижную катушку 9, возвращающую чувствительный элемент 1 в исходное положение Ь - О, и далее в виде сигнала . с опорного резистора 38 подается в отсчетный цифровой прибор,14. Выходной сигнал регулирующего усилителя 13 (напряжение V{,y на его выходе 3 имеет вид кривой а (фиг. 2) с началь ным участком переходного процесса (оц -а,2) , с установившимся режимом (On-Qx) и с участком съема образца (). На участке установившегося режима может иметь место помеха вплеск (oj-o), Указанный сигнал бь« подается непосредственно на первые входы 32 и 33 схем 25 и 26 сравнения. Одновременно выходной сигнал Vbbix после прохождения усилителя-интегратора 17 (с повышенной постоянной интегрирования) и соответствующего затягивания (отставания) его переднего и заднего фронтов, а также изменения полярности в инверторе 20 и сложения со смещающими сигналами и см-г соответствующими, например, единице младшего разряда отсчетного цифрового прибора 14, подается на вторые входы 34 и 35 схем 25 и 26 сравнения, что изображено на фиг. 2 в виде кривых 6 и €. Схемы 25 и 26 сравнения формируют выходные сигналы и и S постоянной амплитуды (см. фиг. 3 и фиг. 4), соответствующие разностным сигналам на входах 32 и 34 и 33 и 35 (т.е. соотношениям между кривыми ас и 6 и а и б, фиг. 2), поступающие на схему ИЛИ 29. Наличие выходного сигнала ST, (Запрет) (см. фиг. 5), поступающего со схемы ИЛИ 29 на ключ 30 запрета, прекращает прохождение тактовых импульсов, равномерно поступающих с генератора 16 тактовых импульсов (см. фиг. 6) , и блок 15 запуск а в указанные отрезки времени u.tij (см, фиг. 7) не запускается, тем самым не подавая команды на сброс предшествующих показаний отсчетного цифрового прибора 14 . Таким образом,показания отсчетноГо цифрового прибора 14 в теченне временного отрезка Л-t - |trj - t, 1 равны нулю, а в течение отрезка Atu-bM. соответствуют Vii без наличия каких-либо помех и скачков, т.е. отсчет измеряемой массы глх в установившемся режиме уравновешивающей системы производится по цифровому прибору 14. Наличие усилителя-интегратора с повышенной постоянной интегрирования, инвертора, источников смещающих сигналов, схем сравнения, схемы ИЛИ и ключа запрета устраняет влияние помех и неустановившихся режимов работы на показания отсчетного цифрового прибора автоматических весов и тем самым существенно повышает их быстродействие и точность. Формула изобретения Автоматические весы, содержащие чувствительный элемент с датчиком некомпенсации, подключенным к регулирующему усилителю, соединенному с компенсатором, и цифровой прибор с блоком запуска и генератором импульотличающиесясов, что, с целью увеличения их быстродействия и точности измеренияу в них введены усилитель-интегратор, инвертор, две схемы сравнения, источники смещаняцих сигналов, схема ИЛИ и ключ.

причем выход регулирующего усилителя соединен с первыми входами схем сравнения непосредственно, а с их вторыми входами связан через усилитель-интегра,тор и инвертор, при этом ко вторым входам схем сравнения подключены источники смещающих сигналов, а выходы схем сравнения через схему ИЛИ соединены с ключом, установленным между генератором импульсов и блоком запуска цифрового прибора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Сахаров А.И. Весы в физико-химических исследованиях, М., Наука 1968, с. 53-60.

2.Патент СГИА 3789937, кл. 177210, опублик. 1977 (прототип).

ff

t3

(fiM.7