Электрический преобразователь для весов с циферблатным указателем

 

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ВЕСОВ С ЦИФЕРБЛАТНЫМ УКА- . ЗАТЕЛЕМ, содержащий сельсин-фазоврсицатель , ротор которого соединен с осью циферблатного указателя, a обмотка ротора через фильтр низких частот соединена с входом нульоргана , источник синусоидального питания , преобразователь фаза-код и блок индикации, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения влияния асимметрии фаз источника синусоидального питания, в него введены микро-ЭВМ, мультиплексор, два дополнительных нуль-органа, фазовращатель и инвертор, причем источник синусоидального питания подключен к одной обмотке статора сельсина-фазовращателя , к входу второго дополнительного нуль-органа и к входу фазовращателя, выход которого соединен с второй обмоткой -статора сельсина-фазовращателя и с входом первого дополнительного нуль-органа, выход которого и выход нуль-органа i подключены к входам мультиплексора, a выход второго дополнительного нуль органа подключен к преобразователю фаза-код и через инвертор к мультиплексору , выход которого через преобразователь фаза-код соединенс микро-ЭВМ, выходы которой подключены s к мультиплексору и к блоку индикации. Ж СО to о

„„SU„„1048329 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(51) 6 01 С 23/37

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3441012/18-10 (22) 21 ° 05.82 (46) 15.10 ° 83. Бюл. Р 38 (72) Л.И.Цилюрик,.В.Д.Языков и В.И.Васильев (71) Киевский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительный институт (53) 681.269 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР .В 673861, кл. 6 01 6 13/28, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 717555, кл. С 01 G 13/28, 1978 (прототип). (54)(57) ЭЛЕКТРИЧЕСКИИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ВЕСОВ С ЦИФЕРБЛАТНЫМ УКАЗАТЕЛЕМ, содержащий сельсин-фазовращатель, ротор которого соединен с осью циферблатного указателя, а обмотка ротора через фильтр низ ких частот соединена с входом нульоргана, источник синусоидального питания, преобразователь фаза-код и блок индикации, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения влия-. ния асимметрии фаз источника синусоидального питания, в него введены микро-ЭВМ, мультиплексор, два дополнительных нуль-органа, фазовращатель и инвертор, причем источник синусоидального питания подключен к одной обмотке статора сельсина-фазовращателя, к входу второго дополнительного нуль-органа и к входу фазовращателя, выход которого соединен с второй обмоткой .статора сельсина-фазовращателя и с входом первого дополнительного нуль-органа, выход которого и выход нуль-органа подключены к входам мультиплексора, Я а выход второго дополнительногО нуль органа подключен к преобразователю фаза-код и через инвертор к мультиплексору, выход которого чере преобразователь фаза-код-соединен с микро-ЭВМ, выходы которой подключены Я к мультиплексору и к блоку индикации.

1048329

f.çoáðåTåHèå относится к весоиэмерительной технике, в частности к вспомогательным устройствам для весов.

Известно весоизмерительное устройство, содержащее сельсин-датчик, ро- 5 тор которого связан с осью стрелки индикатора дозы, формирователи импульсов, фазовращатели, нуль-орган, блок управления и регистрирующий прибор. 10

В этом устройстве сельсин-датчик работает в режиме многофазного фаэовращателя 1 j.

Недостаток устройства заключается в неуцовлетворительной. точности при питании обмоток сельсина многофазным напряжением, имеющим, как правило, асимметрию фаэ.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электрический преобразователь для весов с циферблатным указателем, содержащий сельсин-фазовращатель, ротор которого соединен с осью циферблатного указателя, а обмотка ротора через фильтр низких частот соединена с входом нуль-органа, источник синусоидального питания, преобразователь фаза-код и блок индикации (2).

Недостаток устройства состоит в том, что он не учитывает влияние асимметрии трехфаэной системы, питающих обмотки статора сельсина напряжений, на точность преобразования.

Цель изобретения — повышение точности за счет уменьшения влияния асимметрии фаз источника синусоидального питания.

Поставленная цель достигается тем, что в электрический преобразователь для весов с циферблатным ука- 40 зателем, содержащий сельсин-фазовращатель, ротор которого соединен с осью циферблатного указателя, а обмотка ротора через фильтр низких частот соединена с входом нуль-органа, источник синусоидального питания, преобразователь фаза-код и блок индикации, введены микро-3BN мультиплексор, два дополнительных нуль-органа, фазовращатель и инвертор, при- 0 чем источник синусоидального питания подключен к одной обмотке статора сельсина-фазовращателя, к входу BTQрого дополнительного нуль-органа, и к входу фаэовращателя, выход которого соединен со второй обмоткой статора сельсина-фаэовращателя и с входом первого дополнительного нуль-органа, выход которого и выход. нуль-органа подключены ко входам. мультиплексора, а выход второго дополни- 60 тельного нуль-органа подключен к преобразователю фаза-код.и через инвертор к мультиплексору, выход которого через преобразователь фаза-код соединен с микро-3BN, выходы которой подключены к мультиплексору и к блоку индикапии.

На фиг. 1 представлена блок-схема элекгрическогo преобразователя для весов с цифербл-тным указателем; на фиг. 2 — блок-схема преобразователя фаза-код.

Устройство содержит генератор (источник ) 1 синусоидального питания, фазовращатель 2, сельсин 3, фильтр 4 низких частот, нуль-органы 5 б и 7, мультиплексор 8, преобразователь 9 фаза-код, инвертор 10, микро-ЭВМ 11 и блок 12 индикации.

Сельсин 3 имеет статорные обмотки 13, 14 и 15 и роторную обмотку 16.

Ротор сельсина 3 механически связан с осью стрелки циферблатного указателя весов (не показаны ).

Преобразователь 9 фаза-код (фиг.2) содержит генератор 17 прямоугольных импульсов, схему 18 логического ум ножения, счетчик 19 импульсов, формирователи 20 и 21 импульсов по переднему фронту входных сигналов и триггер 22.

Формирователь 20 линейной связи

23 связан с выходом нуль-органа 7, а формирователь 21 линейной связи

24 — с выходом мультиплексора 8.

Клеммы 25 являются выходом преобразователя 9 и подключены к микроЭВМ 11.

Устройство работает следующим образом.

Синусоидальное напряжение с генератора 1 поступает на фазовращатель 2, который производит поворот фазы на величину, близкую к 60,.Полученная двухфазная система напряжений (и 02 поступает на обмотки

13 и 14 статора сельсина 3.

При таком подключении векторы напряжения A В, С на обмотках 13, 14 и 15 сельсина 3 образуют трехфазную систему, причем

20 — 0

4 1 г

20 — 0

-(О„+ U )

С =

В соответствии с методом симметричных составляющих эту систему можно разбить на системы прямой, обратной и нулевой последовательноса = — (A+6+AD) (г) о 3

Д .= — (A+ а B+ a C) (Э )

A = — (A+u В -с с) (+)

2 Э где al — фазный множитель, равный

7i комплексному числу . ) 3 е

1040329

АО,Ач,А — векторы напряжений нулевой, прямой и обратной последовательностей.

При выбранной схеме подключения обмоток 13, 14 и 15 статора сельсина 3 вектор А нулевой последоваО тельности всегда равен нулю.

Если модули векторов питающих напряжений ().) и U> равны, а угол между ними составляет точно 60О, то вектор А обратной последовательности также равен нулю. В этом случае система напряжений на обмоТках статора сельсина содержит только прямую последовательность, .которая приводит к появлению в роторе 15 сельсина вектора магнитного поля, нращающегося по ходу движения стрелки циферблатного указателя.

Если угол между векторами ()ч и

U2 не равен 60н и отличается от него2О в пределах + 10Ъ, то в системе напряжений, питающих обмотки 13, 14 и 15 сельсина 3, появляется обратная последовательность, вектор А > который можно определить согласно выражению (4 ). Это,приводит к появлению в роторе сельсина составляющей вектора магнитного поля, вращающегося в обратном направлении по отношению к вектору магнитного поля, наводимом токами прямой последовательности.

Пересекая обмотки ротора сельсина, магнитные потоки прямой и обратной последовательностей наводят в ней ЭДС индукции E

Причем сс(< ) с В и(<" +<< -У)+ Е 5) и х

Х (- 6U 4 + P PJ где E E — амплитуды ЭДС наводимые 40

А1 А2 магнитными потоками и обратной последовательностей;

< — начальные фазы ЭДС прямой ч 2 и обратной последователь- 45 ностей; угол поворота ротора сельсина относительно статора.

Напряжение, снимаемое с обмотки ротора сельсина, подается на фильтр

4 нижних частот, к выходу которого

50 подключен нуль-орган 5 (фиг. 1).

Ввиду высокого входного сопротивле-. ния фильтра 4 это напряжение можно считать равным ЭДС Ес.

Сигнал на выходе нуль-органа 5 55 представляет собой импульсы прямо угольной формы, передний фронт которых совпадает с моментом изменения полярности Е (t)c минуса на плюс, а

С задний фронт совпадает с моментом Я) изменения полярности с плюса на минус.

Передний фронт импульса на выходе нуль-органа 7 совпадает с моментом изменения поляРности напРяжения U„ генератора 1 с минуса на плюс, а задний — с плюса на минус.

Нуль-орган 6 преобразует напряже;,;;:. ),; „. поступающее с выхода фазонращателя 2,в импульсы прямоугольной формы аналогично нуль-органу 7, В зависимости от кода адреса, поступающего на мультиплексор 8 с микро-ЭВМ 11 к входу преобразователя 9 подключается либо выход нульоргана 5, либо выход нуль-органа б, либо выход инвертора 10.

Сигналы с выходов мультиплексора 8 и нуль-органа 7 поступают соотнетстненно на формирователи импульсов 21 и 20 формирующих импульсы по переднему фронту этих сигналов. Импульс формирователя 21 устанавливает триггер 22 в единичное состояние и сбрасывает счетчик 19.

Импульсы генератора 17 поступают на вход схемы 18 и далее на вход счетчика 19 пока импульс, поступающий с формирователя 20 не сбросит триггер

22. Когда триггер 22 находится в нулевом состоянии в счетчике 19 содер-. жится код.преобразования. Сигналы с выходных клемм 25 поступают в микро-ЭВМ 11.

Генераторы синусоидальных сигналов низкой частоты имеют общий недостаток, заключающийся н нестабильности частоты генерируемого напряжения. С изменением частоты напряжения <.) изменяется и фаза напря1 жечия ),) иа выходе фазовращателя, что, свою с .ередь,приводит к- появлению обратн<.й составляющей системы питающих обмоток статора сельсина напряжени.i .., (лл ис.<лючения влияния обратной со,".танляющей на результаты иэмере<ий :,Редусмотрены 2 рейима: настройки и измерения. В режиме настройки изменяется частота и фаза системы напряжений(J„ и <),, В режиме изме -. рения производится вычисление угла поворота ротора сельсина относительно статора с учетом этих параметров

В режиме настройки микро-ЭВМ 11 вначале выдает на вход мультиплексора 8 код адреса иннертора 10 и считывает с выхода преобразователя 9 двоичный код половины периода питающего напряжения, значение угловой частоты которого вычисляется по формуле (6 )

Затем на вход мультиплексора 8 от микро-ЭВМ 11 поступает код адреса нуль-органа 6 и производится считывание кода отрезка времени между передним фронтом опорного сигнала (сигнала, поступающего с выхода нуль-органа 7 ) и передним фронтом сигнала, поступающего с нуль-органа 6. Вычисление сдвига

1048329 (7) !

9=9 +Е grnl-ìt + Р - 1 ° (12!. н (с г н!

Составитель В.Ширшов

Редактор A.ÄîëHHH÷ ТехредВ.далекорей Корректор А.Зимокосов

Заказ 7919/47 Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

rro фаэ е Measly напряже ниями 0 и 0 производится по формуле

4и Lotè

Используя векторные уравнения

1, 2,3 и 4, по . известному углу 9 „ между векторами U< и 0 определяют амплитуды (A и (A 2 f век торов Л1 и АЕ рямой и обратной последовательностей и угол между ними д У е

Далее, учитывая одинаковый коэффициент трансформации для напряжений прямой и обратной последовательностей, находят отношение

З = — а . (81

А1 „ 11 лг I""z )

Значения начальных фаз Ч и 1 прямой и обратной последовательностей находятся путем решения системы уравнений э»Ч +Ез» 2= О („(.р д 1у (ЗJ

В режиме измерения с микро-ЭВМ

11 на мультиплексор В поступает код адреса нуль-органа 5 и с выхода преобразователя 9 считывается код отрезка времени t между передним фронтом опорного импульса, riocтупающего с нуль-органа 5. Затем находится угол поворота стрелки циферблатного указателя путем решения уравнения

S1n(mt +V -Ч)+ З»{-udt+9 - )0, (1О

С 2

Это уравнение получено из уравнения (5 ) с учетом равенства Е = 0 с в момент появления переднего фронта сигнала на выходе нуль-органа 5.

С целью повышения быстродействия

5 это уравнение решается приближеино.

В начале определяется значение угла Ч„ из условия, что магнитное поле токов обратной последовательности отсутствует

1О

V L0t + q (11)

Затем выводится поправка,.учитывающая наличие токов обратной последовательности

Вес материала в грузоприемном устройстве определяется согласно выражению

V- Y где Р „ — максимальное значение веса, соответствующее повороту оси стрелки циферблатного указателя на угол 27 . Р,1 - угол, соответствующий нулевому показанию стрелки циферблатного указателя.

30 . Вычисленное значение веса Р поступает в блок индикации 14 и может быть использовано в алгоритме управления, дозатором.

Технико-экономическое преиму"

35 щество данного преобразователя по сравнению с известными заключается в повышении точности измерения.