Автоматическое весоизмерительное устройство Советский патент 1982 года по МПК G01G23/36 

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть широко применено в народном хозяйстве в особенности в сложных условиях современного интенсивного производства, например при взвешивании подвижных объектов.

Известно цифровое тензометрическое устройство, содержащее генератор,соединенный через входной ключ с реверсивным счетчиком, тензодатчик и преобразователь код-напряжение, подключенные ко входам элемента сравнения, соединенного с нуль-органом, один из выходов которого подключен к триггеру знака, выход которого соединен с шиной Сложение-вычитание р,еверсивногб счетчика, соединенного поразрядно с преобразователем код-напряжение, и выходной блок, а кроме того, ведомый триггер и блок останова,- выполненный в виде элемен-. та совпадения, соединённого с двухкаскадным ключевым усилителем, один вход ведомого триггера подключен к выходу нуль-органа, а другой к выходу триггера знака, входы блока останова и выход ведомого триггера соединены с шинами Сложение-вычита- , ние реверсивного счетчика, а выходаблока останова подключены к управляющей шине входного ключа и к выходному блоку, поразрядно соединенс ному с реверсивным счетчиком 1.

Недостатком такого устройства является малое быстродействие.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является автоматическое весоизмерительное уст10ройство, содержащее реверсивные счетчики нуля и измерения с преобразователями код-напряжение выходы которых подсоединены к элементу сравнения, ко BTopONO входу которого

15 подключен датчик, а к выходу - нульорган, выходы которого связаны со входами реверсивных счетчиков сложения- вычитания генератор импульсов, соединенный со счетным входом ре20версивного счетчика нуля через управляемый ключ и со счетным входом реверсивного счетчика измерения через схему управления скоростью компенсации, ко входам которой подсоединены выходы счетчика переходов состояния компенсации, связанные со счетным входом последнего через сьхему совпадения и схему запрета, второй вход которой подключен к входу реверсивных счетчиков вычитание,выходное устройство и цифропечатающую маишнку, через дешифратор и схему выбора кода поразрядно скоммутированные с реверсивными счетчиками нуля и измерения 2.

Недостатком известнохо устройства является сравнительно низкое быстродействие.

Цель изобретения - повышение быстродействия путем введения порога изменения скорости счета от величины измеряемого веса, а также, исключение повторных регистрации

Поставленная цель достигается тем что в устройство введены, подсоеди ч ненный к выходу нуль-органа, сигнализатор грубого неравновесия, управляемая схема равновесия и схема разрушения , причем выход сигнализатора грубого неравновесия включен на вход сброса счетчика переходов состояния компенсации, выход схемы совпадения связан с управляющим входом схемы равновесия, вход которой подключен к входу вычитания реверсивных счетчиков, а выход через схему разрешения к входу останова схемы управления скоростью компенсации.

Кроме.того, в него введены распределитель и триггер регистрации,причем выход сигнализатора грубого неравновесия включен на вход сброса распределителя, первый выход которого подключен к дешифратору, а второй к триггеру регистрации, второй влод которого соединен с выходом cxeivbi разрешения, а выход - со вторым входом распределителя и вторым вхо/дом останова схемы управления скоростью компенсации.

На фиг. 1 изображена структурная схема автоматического весоизмерительного устройства; на фиг. 2 - схема управления скоростью компенсации, на фиг. 3 и 4 - электрические принципиальные схемы сигнализатора грубого неравновесия и управляемой схемы равновесия; на фиг. 5 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства.

Автоматическое теизометрическое устройство содержит реверсивный счетчик 1 нуля и реверсивный счетчик 2 измерения, поразрядно связанные с преобразователями 3 и 4 код-напряжение и со схемой 5 выбора кода.Выходы преобразователей 3 и 4 вместе с выходом весоизмерительного датчика 6 подключены к элементу 7 сравнения, связанному с нуль-органом 8, выходы которого являются шинами слежения (+) и вычитания (-) реверсивных счетчиков 1 и 2.

Генератор 9 импульсов связан со счетным входом реверсивного счетчика 1 нуля через управляемый ключ 10 и со счетными входами реверсивного

счетчика 2 измерения через .

11управления скоростью компенсации, ко входам которой подключены выходы счетчика 12 переходов состояний компенсации через схему 13

совпадения поданные также на схему 14 запрета, подключенную входом к одной из шин Сложение-вычитание, а выходом - к счетному входу счетчика

12переходов. Ко входу Сброс счетчика 12 подключен выход сигнализатора 15 грубого неравновесия, вход которого связан с выходом элемента

7 сравнения.

Сигнал с выхода схемы 13 совпадения, соответствующий выбранному

(например, наибольшему) значению кода счетчика 12 переходов, поступает, на управляквдий вход схемы 16 равновесия, соединенной с одной из шин

Сложение-вычитание. Выход схемы 16 через схему 17 разрешения или через триггер 18 регистрации поступает соответственно на шину Останов (обозначена О на фиг. 1 и 2) схемы

11 управления скоростью компенсации и на шину Пуск распределителя 19. Информационные выходы схемы 5. выбора кода соединены с выходным устройством, 20 (например, цифровым

табло } и цифропечатающей машинкой 21 через дешифратор 22.

Выход сигнализатора 15 грубого неравновесия связан с шиной Сброс распределителя 19, а шина Стоп последнего подключена ко входу триггера 1В регистрации.

Распределитель 19 содержит мультивибратор 23, импульсы которого через управляемый ключ 24 поступают на триггера 25 - 27, образующие

счетчик, выходам которого подключены к дешифратору 28.

Схема 11 управления скоростью компенсации {фиг. 2) содержит цифровой фильтр 29, управляемые ключи 30 32 и схемы ИЛИ 33 и 34.

Сигнализатор 15 грубого неравновесия (фиг. 3) содержит операционный усилитель 35 с задающим резистором 36, формирующим транзистором 37, инвертор 38, схема И 39 и триггер на логических элементах 40 и 41.

Управляемая схема 1б равновесия (фиг. 4) содержит усилитель на транзисторе Т1, схему восстановления постоянной составляющей на емкостях С1 и С2 диодах Д1 и Д2, схему ИЛИ на транзисторах Т2 и ТЗ и выходной транзистор Т4. Емкость С2 с резистором R 1 и емкость С2 с резистором R 2 образуют элементы выдержки времени.

Автоматическое весоиэмерительное устройство работает следукяцим

образом. При установке прибора на объект и подключении весоизмерительного датчика б, подачей сигнала Нуль (на фиг. 1 и 2 обозначен стрелкой со значком Н очищают реверсивны счетчик 2 измерения и прекращают поступление в него импульсов генератора 9 за счет работы схемы ИЛИ 34, запирающей управляемые ключи 30-32 (фиг. 2) при подаче сигнала Нуль. В то же время импульсы генерато . 9 через ключ 10 поступают на вход реверсивного счетчика 1 нуля до тех пор, пока начальный сигнал весоизмерительного датчика 6 не ском пенсирован сигналом преобразовател 3 код-напряжение, прямо пропорциональным коду реверсивного счетчика После этого переводят прибор в режим Измерение (сигнал Измерение обоэкачен на фиг. 1 стрелкой со I значком И), код счетчика 1 фиксируется, так как ключ 10 закрывается. Прибор готов к работе, код ревер сивного счетчика 2 и выходного устройства 20 нулевой. Предварительно сигнализатор 15 г бого неравновесия настраивают резис тором 36 (фиг. 3) на .необходимей п технологии уровень срабатывания. Например, если прибор установлен на линии отгрузки продукции, куда Последняя поступает порциями от 1 до 2, то порог срабатывания сигнали затора 15 может быть выбран,предпо ложим 0,5 т. При наложении на весоизмерительный датчик б груза, нуль-орган 8 переводит реве сивный счетчик 2 в режим сложения. Сигнал на выходах нуль-органа 8 и сигнализатора 15 грубого неравновесия показан на позиции 1 фиг. 5 (.точка а - момент наложения груза. Соответствующий сигнал на выходе транзистора 37 показан на позиции 2 фи г. 5 . На вход С схемы И 39 приходят им пульсы удвоенной частоты по сравнен с питающим датчик б напряжением(позиция 3 фиг. 5 ). Сигнал на выходе сигнализатора 1 грубого неравновесия показан на позиции 4 фиг. 5. При появлении сигнала 1 на вхо де инвертора 38 сигналом Нуль с его выхода возбуждается триггер на элементах 40 и 41, устанавливаедглй в исходное состояние в моменты времени б путем подачи нулевого сигнала через схему И 39 на элемент 41 Аналогичная картина наблюдается при снятии груза с весоизмерительного датчика б. Таким образом, при наложении ил снятии груза сигналом с выхода си нализатора 15 грубого неравновесия устанавливается в нулевое состояние счетчик 12 переходов состояния компенсации, который переводит 11 управления скоростью компенсации на быстрый счет. При коде 000 счетчика 12 (фиг.2) импульсы генератора 9 частотой 1000 Гц поступают через ключ 30 на вход 3-ей декады реверсивного счетчика 2, с большой скоростью компенсируя сигнал датчика б. При достижении компенсации сотнями нуль-орган 8 начинает переключаться со сложения на вычитание,а импульсы с шин Сложение-вычитание через схему 14 запрета поступают на счетный вход счетчика 12. После окончания импульса на его шине Сброс счетчик 12 начинает подсчет подступивших импульсов Сложение-вычитание и менять свой ход. Некоторое время существует первое ложное равновесие. Сигнализатор 15 грубого неравновесия, поскольку равновесие восстановлено более не срабатывает. При ходе 010 (два) счетчика 12 закрывается ключ 30 и открывается клю.ч 31. Импульсы генератора 9 частотой 100 Гц поступают на вход младшей де;садыреверсивного счетчика 2. Поскольку равновесие на уровне сотен уже существует, то в течение короткого времени около(О,1-2,О с)происходит уравновешивание на уровне единиц. Некоторое время существует второе ложное состояние уравновесия, так.как хотя уравновешивание произведено на уровне младшей декады,динамическая погрешность вследствие большой частоты заполнения еще велика. При коде счетчика 12 четыре и выше ключи 30 и 31 закрыты, открыт ключ 32, через который импульсы генератора 9, поделенные в цифровом фильтре 29 на 8, т.е. частотой 125 Гц, поступают на вход первой декады счетчика 2. Уменьшается амплитуда динамической составляющей ошибки, вызванной как большой скоростью заполнения счетчика 2, так и проявлением динамических СВОЙСТВ объекта взвешивания . При коде счетчика 12, равном семи, схема 13 совпадения,- воздействуя на схему 14 запрета, прекращает работу счетчика 12. В седьмом состоянии счетчик 12 продолжает оставаться до тех пор пока не установлен в нулевое состояiue сигнализатором 15 грубого неравновесия, в свою очередь срабатывающим от определенного изменения веса, змеряемого датчиком б. Если происходит небольшое измеение веса, не вызвавшее срабатываия сигнализатора 15 грубого нерав- Новесня, SO устройство отслеживает это изменение со скоростью 125 единиц в секунду (125 Гц), Поскольку скорость отслеживания невелика, то приборфильтрует различного рода кратковременные помеки, так как не успевает их отработатьПрактически при приложении любой нагрузки в- пределах шкалы прибор устанавливает новое значение кода так быстро, что человеческий глаз не успевает уловить сам процесс перехода, а только фиксирует что .измеаение произошло.. При состоянии равновесия (фиг,4) нуль-орган 8 попеременно переводит реверсивные счетчики 1 и 2 то в реjio-SM Сложение, то в режим Вычитание, Таким образом, на шинах Сложение-вычитание в состоянии равновесия присутствуют импульсы напряже ния, а при отсутствии равновесия либо нулевой,-либо единичный(около +5В ) сигнал При наличии равновесия транзистор Т1 периодически насыщается или запирается, конденсатор С1 либо заряжается по цепи +5В, R3, С1, Д1 5В с полярностью, указанной на фиг. 4, либо передает часть заряда -конденсатору С2 по цепи С2, Д2, С1, Т1, так что конденсатор 02 оказывается заряженным с полярностью, ук занной ка фиг. 4„ Транзистор Т2 заперт отрицател ьн потенциалом конденсатора С2, а тран зистор Т4 насыщен, так что на выходе схег.-ы 16 при равновесии присутствует единичный сигнал )о При отсутствии равновесия вследствие перезаряда конденсатора С2 транзистор Т2 открывается, транзистор Т4 закрывается, на -выходе сх ;Ы 16 появляется нулевой сигнал, пр пятствующий прохождению сигнала Ре гистрация (на фиг, 1 обозначен стрелкой со значком Р на выход 17 разрешения. При подходе к состоянию подлинно го равновесия прибор проходит не-. сколько ложных состояний равновесия физически объясняемых .изменением скорости заполнения реверсивного счетчика 2. Поэтому для исключения, фиксации кода прибора на одном из ложных ра новесий, на управляющий вход схемы 16 подается сигнал с выхода схемы 13 совпадения. При любом состоянии счетчика 12, кроме седьмого, когда достигается подлинное равновесие, транзистор ТЗ закрывается и схема 16 начинает реагировать на входной . сигнал. Таким образом, работа сигнализа тора 15 грубого неравновесия и схе г-м 16 равновесия связаны через сче чик 12 переходов состояния равновесия и схему 13 совпадения. В сущности, сигнализатор 15 грубого неравновесия, кроме функции понужания скорости заполнения, является элементом функции фиксации равновесия. За счет работы схемы 16 равновесия сигнал На выходе схемы 17 разрешения появляется только при наступлении равновесия, чем достигается повышение точности прибора. При появлении сигнала на выходе схемы 17 разрешения через схему ИЛИ 34 прекращается заполнение счетчика 2, цифры фиксируются С останавлива ются), что дает возможность оператору однозначно зарегистрировать код (без подачи сигнала Регистрация также можно зарегистрировать код, но последние 2-3 единицы мелькают, так как постоянно идет процесс декомпенсации и нуль-орган 8 переключается то в режим Сложение, то в режим Вычитание). Документальная регистрация результата цифропечатающей машинкой 21 производится следующим образом. Сигналом с выхода схемы 17 разрешения возбуждается триггер 18 регистрации и, если перед этим сигнализатор 15 грубого неравновесия сигналом по шине Сброс распределителя 19 установил триггеры 25-27 в нулевое состояние, то импульсы мультивибратора 23 через управляемый ключ 24 поступают на счетные входы последовательно соедданенных триггеров 25 27, образующих счетчик распределителя 19. По мере возрастания кода.счетчика на триггерах25-27, через дешифратор 28 происходит выдача последовательно команд на печать первой, ВТОРОЙ, третьей и последующих цифр результата через дешифратор 22 на приводы цифропечатающей машины 21. Например, последнее перед нулевым состояние счетчика н.а триггерах 25-27 дешифрируются как команда Стоп, устанавливающая в исходное состояние триггер 18 регистрации, что приводит к закрыванию ключа 24 и остановке распределителя 19. Распределитель 19, собранный по указанной схеме, не допускает повторной регистрации одного и того же груза, т.е. команда Стоп может быть снята только подачей команды Сброс сигнализатрром 15 грубого неравновесия, т.е. после добавления или убавления груза. При необходимости все же зарегистрировать дважды один и тот же груз или два груза, различающиеся ненамного, это может быть сделано с, помощью подачи команды Сброс вруч-, ную кнопкой. В реальных производственных условиях, учитывая особенности объекта взвешивания, ритм взвешивания и требуемую точность, соответствуквдим подбором выдержек схему 16 равновесия можно настроить оптимальным образом.При повышенной динамике выдёряски должны быть уменьшены, что бы не удлинять цикл взвешивания, хо при этом несколько уменьшается точность. Формула изобретения 1. Автоматическое весоизмеритель ное устройство, содержащее реверси ные счетчики нуля и измерения с пре образователями код-напряжение,выходы которых подсоединены к элементу сравнения, ко второму входу которог подключен датчик, а к выходу - нуль орган, выходы которого связаны со входами реверсивных счетчиков сложе ния-вычитания, ,генератор ИМПУЛЕ.СОВ, соединенный со счетным входом реверсивного счетчи-ка нуля через управляемый ключ и со счетным входом реверсивного счетчика измерения через схему управления скоростью компенсации, ко входам которой подсоединены выходы счетчика переходов состояния компенсации, связанные со счетным входом последнего через схему совпадения и схему запрета, второй вход которой подключен к входу вычитания реверсивных счетчиков, выходное устройство и цифропечатающую машинку через дешифратор и схему выбора кода поразрядно скоммутированные с реверсивными счетчиками нуля и измерения, отличающеес я теМ| что, с целью повышения быстродействия путем введения порога изменення скорости счета от величины измеряемого веса, в него введены подсоединена к выходу нуль-органа сигнг1лиэат н грубого неравновесия, управляемая схеме равновесия и схема разрешения-, причем выход сигнализатсфа грубого неравновесия включен на вход сброса счетчика переходов состояния кo ffreиcaции, выход схема совпадения связан с управлякхаим входом схеки равновесия, вход которой подключен к вход1У вычитания реверсивных счетчиков, а выход через схему - к входу останова схемы управления скоростью компенсации. 2, Устройство по п. 1, о т л ич а щ е е с я тем, что, с целью исключения повторных регистрации, в него введены распределитель и триггер регистрации, причем выход сигнализатора 1РУ6ОГО неравновесия включеп на вход сброса распредел теля, первый имод которого подключен к дешифратору, а второй - к триггеру регистрации, второй вход которого соедииеи с выходе схемы разрешения а выход - со BToi входом распределителя и вторым входом останова схемы управления скоростью компенсации. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 748257, кл. G 01 R 9/00, G 01 G 9/00, 1978, 2.Аналого-цифровой преобразователь Ф/4232. Техническое описание 2П4.949.145.ТО (прототип).

Г7

р а sa б а S МММ

Е9Н

;/

t5

U

Фи1.1

ffj н

J

Cffpoc у 05щии

H

ff

111

J/

JJ

125ri(

л

CuemHbiit

Sxod

A7.2 f Ш

ynftab.Bxoi

„ Наложение

ц2рузапев

I iг- „PasHoSecue

Снятие груза

Г1 (-1 JT f $ г ппппппппппп

п

I-LJ-I П

гт д S ппппп