Автоматический весовой порционный дозатор с цифровым управлением

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистическии

Реслублик.ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 23,10.81 (21) 3348548/18-10 (51)М Кл з

С 01 С 13/28 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет. (33) УДК 681. 267.. 7 (088. 8) Опубликовано 280283. Бюллетень ¹ 8

Дата опубликования описания 280283 (71) Заявитель

Куйбышевский филиал Всесоюзного института по проектированию организации энергетического строительства "Оргэнергострой" (54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЕСОВОЙ ПОРЦИОННЫЙ

ДОЗАТОР С ЦИФРОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Изобретение относится к весоизмерительной технике.

Известен весовой порционный дозатор, содержащий циферблатный указатель с преобразователем угла поворота стрелки в линейное перемещение, связанный с датчиком перемещения, аналого-цифровой преобразователь, соединенный с арифметическим блоком, подключенным совместно с задатчиком к узлу сравнения 1 ):

В этом устройстве не обеспечена необходимая точность, поскольку при изменении внешних условий изменяются параметры датчика и других элементов измерительного тракта.

Наиболее близким к предлагаемому по технически сущности является автоматически% весовой порционный дозатор с цифровым управлением, содержащий циферблатный указатель с преобразователем угла поворота стрезы ки в линейное перемещение, индуктивный датчик перемещения, выводы которого через управляемый коммутатор подключены к входу аналогоцифрового преобразователя, соединенного с арифметическим блоком, подключенным совместно с задатчиком к блоку цифрового сравнения, и блок управления, выходы которого подключены к входам управляемого коммутатора и к арифметическому блоку 2 .

B этом дозаторе приняты меры для снижения дополнительной погрешности позирования за счет измерения неизвестной дозы в. несколько тактов совместно со специально сформированными на входе измерительной системы тестами. Это позволяет получить дополнительную информацию не только об измеряемой величине, но и о текущих значениях параметров функции преобразования измерительной системы и исключить эти нестабильные параметры иэ конечного результата.

Однако данное устройство имеет

2О низкую точность и надежность, так . как в нем принята кусочно-параболическая аппроксимация функции преобразования массодозирующей системы, в связи с чем число тактов измерения, необходимых для определения текущего значения дозы, увеличивается до четырех. Это значительно повышает динамическую составляющую погрешности измерения.

Устройство-прототип имеет также значительную погрешность аппрокси1000773

)..ации,.так как каждый i-ый участок функции преобразования, аппроксимируемый отрезком параболы, не может быть меньше 59, где 3 - длина отдельной секции катушки индуктивного датчика. Уменьшение длины 8 с целью

t снижения погрешности аппроксимации ведет к увеличению общего числа п секций обмотки, что значительно услож-. няет технологию изготовления датчика с большим числом идентичных одна: !О другой секций. Это,в свою очередь, приводит к тому, что в отдельных тактах измерения участвуют отличающиеся по своим параметрам один от другого индуктивные преобразователи, 15 что ведет к снижению точности доэирования за счет возрастания погрешности неидентичности.

Цель изобретения - повышение точности эа счет уменьшения погрешности аппроксимации измерительной функции.

Укаэанная цель достигается тем, что индуктивный датчик перемещения выполнен в виде двух соленоидных, катушек с ферромагнитными сердечниками, первая иэ которых исполнена из основной и двух расположенных по ее краям идентичных вспомогательных секций, а вторая катушка испол- нена из одной секции, идентичной основной и одной вспомогательной секциям первой катушки, причем в дозатор введен рычаг, одно плечо которого соединенос преобразователем угла поворота стрелки в линейное перемещение, а другое - на разных расстояниях.от опоры рычага сое. динено с ферромагнитньв и сердечниками индуктивного датчика перемещения. 40

На чертеже показана схема дозатора.

Дозатор содержит циферблатный указатель 1 с преобразователем 2 45 угла поворота стрелки в линейное перемещение, соединенный с левым плечом рычага 3, индуктивный датчик

4, ферромагнитные сердечники 5 и 6 которого соединены с правым плечом рычага 3. Датчик 4 содержит две соленоидные катушки 7 и 8, причем катушка 7, имеющая выводы 9-12, содержит три секции основную и две идентичные вспомогательные, расположенные по ее краям. Катушка 8, 55 имеющая выводы 13 и 14, содержит одну секцию, идентичную основной и одной вспомогательной секциям катуш ки 7. Выводы катушек 7 и 8 подключены к входу управляемого коммута- еО тора 15, выход которого подключен к вхоД аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 16. На выходе АЦП 16 включен арифметический блок 17, вы. ход которого соединен с одним из 65 входов блока 18 цифрового сравнения, к второму вход" которого подключен эадатчик 19. К управляющему коммутатору 15 и к входу арифметического блока 17 подключены выводы блока 20 управления.

Предлагаемый дозатор работает следующим образом.

При поступлении дозируемого материала в грузоприемный бункер (не показан) стрелка циферблатного указателя 1 отклоняется на угол пропорциональный текущему значению массы Р. Имеем с = fq (P) . Угол с с помощью преобразователя 2 преобразуется в лийейное перемещение х = f (М.)., вследствие чего происходит изменение индуктивности датчика 4 в функции перемещения L = (х). С помощью AIJJl 16 осуществляется преобразование Ь в цифровой код N N fg (L). Таким образом, величина кода на выходе АЦП функционально связана с значением массы P дозируемого материала в грузоприемном бункере N N(P) .

Если преобразования Pgy u dBx осуществляются по линейному закону, то все последующие преобразования являются йелинейными. Вследствие этого функция преобразования измерительного тракта дозатора, также нелинейна.

Принцип действия предлагаемого дозатора основан на том, что его функция преобразования с достаточной точностью может быть представлена некоторым числом отрезков прямых вида

n„. аР + Ь, i 1,2,...n, где

n - число отрезков аппроксимации, P — - измеряемая доза, а, в — коэффициенты функции преобразования, определяемые физическими параметрами массоизмерительной системы и являющиеся случайными функциями времени.

Изменение. коэффициентов а и Ъ под влиянием внешних факторов, а также вследствие временного дрейфа параметров самоиэмерительной систеви являются источниками погрешностей измерения дозы.

Для исключения влияния нестабильности указанных коэффициентов, а также из значений на точность дозирования проводится три такта измерения дозы, в процессе которых к входу АЦП 16 с помощью управляемого коммутатора 15 в любой последовательности подключаются следующие пары выводов катушек 7 и 8: выводы 9 и 11,10 и 12, 13 и 14. — 1000773

В исходном состоянии при P = 0 ,сердечники 5 и 6 устанавливаются в одинаковые положения соответственно относительно катушек 7 и 8 °

В процессе дозирования при поступлении материала в грузоприемный бункер сердечники начинают смещаться в направлении, -указанном на ю фиг. 1 стрелкой. При смещении преобразователя 2 на расстояние х сердечник 7 смещается на расстояние а сердечник 8 — на расстояние к ° x. При этом подключение к входу AIgI 16 выводов 10 и 12 катушки 7 вместо 9 и 11 соответствует смещению сердечника 5 относительно 15 этой катушки на расстояние е, равное длине вспомогательной секции.

Таким образом, электрические сигналы на выходе АЦП 16 связаны с перемещением соответственно зависимос- рО тями

= а)с1х + ь

Х a(k x +8) +Ь;

МЭ akgx + o, 25 где к1 и кз - постоянные коэффициенты передачи рычага: где k =- —.

К2 К1

Учитывая линейную зависимость между х и р для текущего значения мас-: сы P имеем

P = -х, где У вЂ” коэФфициент пропорциональ- 40 ности, определяеьый параметрами только механических узлов циферблатногО. указателя.

Таким образом . 45

4-м1:

Р= К вЂ”

@1""1.

Вычисление веса осуществляются ариф-. метическим блоком 17.

Как видно из формулы нестабыль- -5О ные параметры а и Ь иэмерител ыоИ системы не входят в конечное выражение для Р и таким образом их нестабильность не сныжает точность измерения дозы. Это позволяет повысить точность доэирования за счет исключения как мультипликативной составляющей погрешности, определяемой коэффициентом а, так и аддыФыв-,, ной составляющей погрешности, опре- е0 деляемой коэффициентом Ь . Точность дозирования зависит только от стабильности параметров 9 и к, которые могут быть выполнены с требуемой для практики степенью точности. 65

Абсолютные значения 9 и к выбираются из условия минимума погрешности кусочно-линейной аппроксимации функции преобразования массоизмерительной системы.

Сигнал, пропорциональный рассчитанному текущему значению дозы, поступает на один из входов блока 18 цифрового сравнения, на второй вход которого подается сигнал, пропорциональный заданной дозе в задатчике

19. При равенстве сигналов на обоих.входах. блока 18 с его выхода поступает сигнал на закрытие впускного затвора расходного бункера (не показан),Изготовлен опытный образец предлагаемого дозатора и проведены его лабораторные испытания, подтверждающие его эффективность и возможность обеспечения высокой точности дозирования в широком дйапазоне изменения внешних. условий.

Экономический эффект от использования изобретения обусловлей повьиаением точности дозирования.

Формула изобретения

Автоматический весовой порционный дозатор с цифровым управлением, содержащий циферблатный указатель с преобразователем угла поворота стрелки в линейное перемещение, индуктивный датчик перемещения, выводы которого через управляемый коммутатор подключены к входу аналого-цифрового преобразователя, соединенного с арифметическим блоком, подключенным совместно с задатчиком к блоку цифрового сравнения,и блок управления, выходы которого подключены к входам управляемого коммутатора и к арифметическому блоку, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности за яет уменьшения погрешности аппроксимации ызмери тельной функции, в нем индуктивный датчик перемещения выполнен в виде двух соленоыдных катушек с ферромагнитными сердечниками, первая из которых выполнена из основной и двух расположенных по ее краям идентычных вспомогательных секций, а вторая катушка выполнена из одной секции, идентичной основной и одной вспомогательной секциям первой катушки, причем в дозатор введен рычаг, одно плечо которого соединено с преобразователем угла поворота стрелки в линейное перемещение, а другое - на разных расстояниях от опоры рычага соединено с ферромаг1000773

Составитель В. Ширшов

Техред Т. Маточка Корректор В. Бутяга

Редактор М. Янович

Заказ 1360/40 Тираж 641 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

4илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 г тными сердечниками индуктивного датчика перемещения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 201700, кл. Г 01 G 19/34, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

М 699345, кл. G 01 С 13/28, 1977 (прототип).