Цифровое измерительное устройство для тензометрических весов Советский патент 1983 года по МПК G01G23/36 

Изобретение относится к высокоизмерительной технике, в частности к цифровым устройствам ДЛЯ регистрации веса, измеряемого с помощью тензодат,чиков. Известно цифровое устройство для тензометрических весов, содержащее следящий автокомпенсатор, -подключенный к одному из входов нуль-органа, к другому входу которого подключены тензодатчики весов, а к выходу - вхо ды авто компенсатора 1 j. . Это устройство не обеспечивает неойходимую точность измерения. Наиболее близким к изобретению по техническойсущности является цифровое измерительное устройство для тензометрических весов, содержащее тензодатчики и аналого-цифровой компенсатору подключенные к злементу сравнения нуль-органа с операционным усилителем, с ключом на полевом транзисторе, с разделительньш конденсатором н с общей шиной питания, ансшизатор выходных сигналов, вход которого подключен к выходу нуль-органа а выход - к ангшого-цифровому. компенсатору,и источник питания, под ключенный к узлу управления, к тензо датчикам и к аналого-цифровому компенсатору 2 J , Однако известное устройство не обеспечивает необходимую точность измерения в связи с тем, что практически парамет| 1 двух полевых транзисторов, используемых в нуль-органе в качестве фазочувствительных ключей, различны и по-разному изменяются под ВЛИЯНЙО4 внешних факторов, например температуры. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет уменьшения влияния разности изменений параметров злементов нуль-органа при изменении внешних факторов. Поставленная Цель достигается тем, что в устройство введены две сх&ал И, две схемы НЕ и схема ИЛИ, причем выход операционного усилится соединен с одним из входов первой схемы И и через первую схему НЕ с одним из входов второй схемы И, узел управле ния соединен с другим входом первой схемы И и через вторую схему НЕ с другим входом второй схемы И, выходы схем И подключены к входам схемы ИЛИ, образующей выход нуль-органа, затвор полевого транзистора Которого соединен с узлом управления.

а инвертирующий вход операционного усилителя подключен к общей шин1з питания.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 - графики, поясняющие его работу.5

Устройство содержит элемент 1 сравнения, к одному входу которого подключен выход тёнзометрических датчиков 2, а ко второму - выход аналого-цифрового автокомпенсатора 3. |0 Выход элемента 1 сравнения подключен через разделительный конденсатор 4 к неинвертирующему входу операционного усилителя 5, параллельно этому же входу подсоединен ключ 6 на полевом транзисторе, затвор которого подключен к узлу 7, управления. Инвертирующий вход операционного усилителя соединяется с общей ШИНОЙ. Выход операционного усилителя 5 подключен через резистор 8 к диоду 9 и к одному из входов схемы И 10 и через схему НЕ 11 к одному из входов системы И 12, узел 7 управления подсоединен к второму входу схемы И 10 и через схему НЕ 13 к 25 второму входу схемы И 12, а выходы схемы И 10 и 12 соединены через схему ИЛИ 14 с анализатором 15 выходных сигналов. Источник 16 переменного напряжения вырабатывает синусои- 30 дальное напряжение несущей частоты. В частном случае источник 16 переменного напряжения может представлять собой промышленную сеть 50 Гц.

Устройство работает следующим об- 35 разом.

Тензометрические датчики 2 преобразуют массу взвешиваемого объекта в синусоидальное напряжение несущей частоты (фиг, 2, строка 1), ко- дО торое поступает на вход элемента 1 сравнения. При подаче команды Пуск уэел 7 управления управляет процессом поразрядного уравновешивания сигналом автокомпенсатора 3 сигнала датчиков 2, вырабатывая сту- пени кодированного напряжения И (в коде 2-4-2- 1) определенной длительности /фиг.2, строка 2/, в результате на выводе элемента 1 срав- . нения образуется разностное напря- жение, фаза которого определяет для данной ступени перекомпенсацшо либо иедокомпенсацию.

На фиг. 2 изображены процессы 5 перекомпенсации и недокомпенсации, кроме этого на фиг. 2 в строке 3 показан переход разностного напряжения большого значения на малое, в процессе уравновешивания дк- 60 намические перегрузки, обусловленные, конденсатором 4, устраняются KJBOчом 6 на полевом транзисторе, на .§атвор которого подается управляющее напряжение и,пр.(ф1нг. 2, строка 4) от

узла 7 управления. Ключ 6 периодически открывается в моменты лt перехода через ноль синусоиды несущей частота, а .йДфывается KJno4 6. когда управляющее напряжение Ъу рПревысит напряжение отсечки транзистора Uj,(промежутки времени t;,). Таким .образом, и для положительной и для отрицательной полуволны разностного напряжения используется оди и тот же ключ 6. Вследствие этого на конденсаторе 4 после разряда Кс1ждый раз запоминается в момент закрытия ключа 6 одинаковый исходный уровень, который затем сравнивается с малым разностным напряжением. Таким образом, чувствительность к различению малого разностного напряжения одинакова и для положительной и для отрицательной полуволны.

В отличие от известного, где фазочувствительные свойства нульоргану сообщает пара ключей, работающих поочередно, в iпредлагаемоМ4 устройстве фазу компенсации или недркомпенсации определяют схемы И 10 и 12, схелы НЕ 13 и 11 и схема ИЛИ 14. Резистор 8-и диод 9 служат для согласования выходных сигналов операционного усилителя 5 при . их на схемы И 10 и 12 (в данном случае используются микросхемы серии К 17 8 которые срабатывают от отрицательных входных сигналов), в результате после резистора 5 наблюдается напряжение JQ( фиг. 2,строка 6), в виде прямоугольных .импульсо временное положение которых по отноЫению к несущей частоте определяет процесс перекомпенсации, либо нёдокомпенсации. Напряжение и поступ - ет непосредственно на вход И 1 и через схему НЕ 11 на вход схемы И 12. На другой вход схемы И 10 непосредственно поступают тактовые импульсы и,(фиг.2, строка 5) и через схему НЕ 13 на другой вход схемы И 12.

Процесс перекомпенсации (фиг. 2, строки 5 и 6) бсуществляется следующим образом.

Напряжение U совпадают по фаэе, т.е. схемы И 10 и 12 выдадут сигнал совпадения (логическую ) как для прямых напряжений Ици Ur / так и для их инверсий после схем НЕ 11 и 13.В результате на выходе схемы ИЛИ 14 будет напряжение U , С фиг. 2, строка 7). Аналогично для процесса недокомпенсации на выходе схемл ИЛИ 14 наблюдается отсутствие напряжения U. (логический О в промежутке времени t) .

Эти выходные сигналы поступгиот на вход анализатора 15 выходных сигналов, где производится качественная оценка методом стробирования в промежутки Ц и количественная счетом одноименных оценок, за счет чего повышается достоверность оценки в случаях, когда Upприближается или сравнимо с уровнем шума и наводок в тракте нуль;-органа. Таким образом, если за в1рёмя включения .. одной ступени (8 полуволн) будет больше, чем например, пять напряжений промежутках 1ц, то анализа тор отключает соответствуххцую сту,пень автокомпенсатора,в противном случае, оставляет включенной. В промежуткиAt выходные сигналы операционного усилителя 5 и схемы ИЛИ 14 неопределённы ввиду неоднозначности происходящих процессов раз ряда конденсатора 4 и параметров оп рационного усилителя/Поэтому стробирование и подсчет одноименных оце нок схемы ИЛИ 14 производится тольк в промежутки времени t. Эксперименталь шяе исследования подтвердили возможность реализации тфедложенного технического решения повьааения точности измерения. Формула изобретения Цифровое изгчерительное устройствоДЛЯ тензометрических весов, соде жащее тензодатчикй и аналого-цифровой компенсатор, подключенные, к эле менту сравнения нуль-органа с опера ционным усилителем, с ключом на пОлевом транзисторе, с разделительным конденсатором и с общей 11шной питания, анализатор выходных снгнгшов, вход которого подключен к входу нульгоргана, а выход - к аналого-цифровому компенсатору, и источник питания подключенн к узлу управления,к тензодатчикам и к аналого-цифровому компенсатору, отличающееся тем, что, с целью пов1лаения точности за счет уменьшения влияния разности изменений параметров элементов нуль-органа при изменении внешних факторов, в него введены две схемы И, две схемы НЕ.и схема ИЛИ, причем выход операционногоусилителя соеди йен с одним из входов первой схемы И и через первую схему НЕ с одним из входов второй схемы И, узел управления соединен с другим входом первой схеьв и и через вторую схему НЕ с другим входом, второй схемы И, выходы схем И подключе(ая к входам cxeNH ИЛИ, образующей выход нульоргана, затвор полевого транзистора которого соединен с узлом управления, а инвертирующий вход опе гщионного усилителя подключен к общей шине питания, . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 603061, кл. G 01 G 23f36f 1976, 2.Авторское свидетельство СССР 789685, кл. G 01 G 23/36, 1978 (прототип).

I Пе/гело/ /7е суг/м rd //ccfMff / fjyrff e/

/ I

Фиг.2