Весоизмерительное устройство

 

ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО , содержащее два тензорезисторных датчика, первый из которых связан с грузоприемным устройством, а второй - с образцовой массой, два усилителя, соединенные входами с выходами соответствующих датчиков, источник питания датчиков, генератор импульсов, схему управления и счетчик измеряемой массы, подключенный к блоку индикации, о т л и ч а ю .щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения массы в условиях перемен-. ных ускорений и качки за счет одновременного и синхронного измерения сигналов тензорезисторных датчиков, а также за счет компенсации адд тивной погрешности усилителей, в него введены два суммирующих элемента , два компаратора, три счетчика импульсов, два реверсивных счетчика, три триггера, семь ключей, источник напряжения смещения, преобразователь код-аналог и арифметическое устройство , причем источник питания датчиков посредством первого ключа подсоединен к тензорезисторным датчикам , выход первого усилителя через первый вход первого суммирующего элемента подключен к первому входу первого компаратора, а выход второго усилителя через первьй вход второго суммирующего элемента подключен к первому входу второго компаратора, к вторым входам первого и второго . суммирующих элементов подсоединен источник напряжения смещения, выход генератора импульсов подключен к первым входам второго и пятого ключей, а также схемы управления, с S выход второго ключа соединен с входом первого счетчика импульсов, и с первыми входами третьего,.четвертого, шестого и седьмого ключей, выход третьего ключа соединен с суммирующим входом первого реверсивного счетчика, выход которого через третий iNMdk триггер подключен к вторым входам пятого ключа и схемы управления, параллельные вьгходы первого счетчика -импульсов подключены к параллельО ным входам преобразователя код-анаvj лог, выход которого соединен с втоCD рыми входами компараторов, вьЬсод переполнения первого счетчика импульсов подключен к входу второго счетчика импульсов, соединенногб выходом с входом первого триггера, первый выход которого подключен к управляющему входу первого ключа и вторым входам третьего и шестого клгочей, а второй выход - к входу второго триггера и вторым входам четвертого и седьмого ключей, первый выход второго триггера соединен с вторым входом второго ключа, а второй

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1177

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3636760/24-10 (22) 19.08.83 (46) 07.09.85. Вюл.№ 33 (72) Н.А.Кот, A Ñ.Шкарин, Ю.А.Крыжановский, А.M.Êó÷åðåíêo, И.А.Голодцов, В.П.Осадчий и М.Г.Фельдман (71) Киевское производственное объединение "ВЕДА" (53) 681.267.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹- 777462, кл. С 01 G 9/00, 1980.

Заявка ФРГ № 26498?1, кл. G 01 L 1/00, 1977. (54)(57) ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее два тензорезисторных датчика, первый из которых связан с грузоприемным устройством, а второй — с образцовой массой, два усилителя, соединенные входами с выходами соответствующих датчиков, источник питания датчиков, генератор импульсов, схему управления и счетчик измеряемой массы, подключенный к блоку индикации, о т л и ч а ю .щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения массы в условиях перемен-. ных ускорений и качки за счет одновременного и синхронного измерения сигналов тензорезисторных датчиков, а также за счет компенсации аддитивной погрешности усилителей, в него введены два суммирующих элемента, два компаратора, три счетчика импульсов, два реверсивных счетчика, три триггера, семь ключей, источник напряжения смещения, преобразователь код-аналог и арифметическое устройство, причем источник питания датчиков посредством первого ключа подсоединен к тензорезисторным датчикам, выход первого усилителя через первый вход первого суммирующего элемента подключен к первому входу первого компаратора, а выход второго усилителя через первый вход второго суммирующего элемента подключен к первому входу второго компаратора, к вторым входам первого и второго суммирующих элементов подсоедпнен источник напряжения смещения, выход генератора импульсов подключен к первым входам второго и пятого ключей, а также схемы управления, выход второго ключа соединен с входом первого счетчика импульсов, и с первыми входами третьего,.четвертого, шестого и седьмого ключей, выход третьего ключа соединен с суммирующим входом первого реверсивного счетчика, выход которого через третий триггер подключен к вторым входам пятого ключа и схемы управления, параллельные выходы первого счетчика .импульсов подключены к параллельным входам преобразователя код-аналог, выход которого соединен с вторыми входами компараторов, выход переполнения первого счетчика импульсов подключен к входу второго счетчика импульсов, соединенногб выходом с входом первого триггера, первый выход которого подключен к управляющему входу первого ключа и вторым входам третьего и шестого ключей, а второй выход — к входу второго триггера и вторым входам четвертого и седьмого ключей, первый выход второго триггера соединен с вторым входом второго ключа, а второй

1177679 выход — с третьим входом пятого ключа„ выход которого через третий счетчик импульсов соединен с вторым вычитающим входом первого реверсивного счетчика, первым вычитающим входом подключенного к выходу четвертого ключа, выход первого компаратора соединен с третьими входами третьего и четвертого ключей, а выход второго компаратора через третий вход шестого ключа соединен с

Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к устройствам для взвешивания продуктов на качающемся основании, например рыбопродуктов на судах в условиях неспокойного моря.

Цель изобретения — повышение быстродействия и точности измерения массы в условиях переменных ускорений и качки за счет одновременного 10 и синхронного измерения сигналов тензореэисторных датчиков весоизмерительного устройства, а также эа счет компенсации аддитивной погрешности усилителей и аналоговых элементов 15 преобразования сигналов датчиков. На чертеже схематически изображена блок-схема весоизмерительного устройства.

Устройство состоит из источника 20

1 питания тензорезисторных датчиков, первых ключа 2, тензорезисторного датчика 3, усилителя 4 суммирующего элемента 5, компаратора 6, счетчика 7 импульсов; вторых тензо- 25 резисторного датчика 8, усилителя

9, суммирующего элемента 10, компаратора 11.

Датчик 3 установлен в грузоприемном устройстве (не показано ), а датчик 8 соединен с образцовой массой не показана ). Источник 12 напряжения подключен к вторым входамсуммирующих элементов 5 и 10. Преобразователь 13 код-аналог своими 35 параллельными входами соединен с параллельными выходами счетчика 7 импульсов, а выход преобразователя

13 подключен к вторым входам суммирующим входом второго реверсивного счетчика и через третий вход седьмого ключа — с вычитающим входом этого же счетчика, параллельные выходы которого подключены к вхрдам арифметического устройства, выход арифметического устройства соединен с входом счетчика измеряемой массы, а управляющий вход блока индикации — с выходом схемы управления. компараторов 6 и 11. Выход переполнения первого счетчика.7 подключен к второму счетчику 14 импульсов, выход переполнения которого соединен с входом первого триггера 15. Второй выход триггера 15 подключен к входу второго триггера 16. Генератор 17 импульсов своим выходом подключен через второй и третий ключи 18 и 19 к суммирующему входу первого реверсивного счетчика 20, вход которого соединен с входом третьего триггера 21. Выход генератора 17 подключен к первому входу пятого ключа 22. Выход первого компаратора 6 соединен с управляющими входами третьего ключа 19 и четвертого ключа 23, а выход второго компартора 11 соединен с управляющими входами шестого ключа 24 и седьмого ключа 25. Выход ключа 24 соединен с суммирующим входом, а выход ключа

25 — с вычитающим входом второго реверсивного счетчика 26, параллельные выходы которого подключены к входам арифметического устройства

27, в состав которого входит дополнительный третий счетчик 28 импульсов. Выход арифметического устройства 27 соединен через счетчик 29 измерения массы с блоком 30 индикации, управляющий вход которого соединен со схемой 31 управления.

Весоизмерительное устройство работает следующим образом.

Исходное состояние элементов схемы устройства перед измерением продукта, .установленного на грузоприемную платформу, связан11776 (3) (4) 6 см — Ugp i

01г си — 11др3 ную с тензодатчиком 3, следующее: источник 1 питания через ключ 2 цодает питание на тензодатчики 3 и 8 на тенэодатчике 8 постоянно находится образцовый груз ° Счетчики 7,14, 5

20,26 и 29 находятся в нулевом состоянии, компараторы 6 и 11 и триггеры 15 и 16 находятся в таком . состоянии, что ключи 18,19 и 24 открыты, а ключи 22, 23 и 25 закрыты, 1О триггер 21 находится в нулевом состоянии. Сигнал, пропорциональный измеряемой массе, с тензодатчика 3, усиленный усилителем 4, через суммирующий элемент 5, где он сумми- 15 руегся с сигналом смещения (Ос ), подается на первый вход компаратора 6.

Сигнал, пропорциональный образцовой массе, с тензодатчика 8, усиленный усилителем 9, через суммирующий 20 элемент 10,.где к нему добавляется подается на первый вход компаратора 11. С учетом действия переменных ускорений и качки эти сигналы можно выразить следующим образом:

11„= у„KppKymz(Q+B(t))cosO(t) Ugp+

Uð„1 (1) = U K„pK>m (g+a(t) ) cos8 (t) + Upp+ 30

1)см . (2) где 0 — сигнал на первом входе компаратора 6;

U — сигнал на первом входе компаратора 11;

U — напряжение питания тензодатчиков;

Кд я Кдр — коэффициенты пропорциональ40

К и К вЂ” коэффициенты усиления

I усилителей 4 и 9;

m и m„- измеряемая и образцовая масса соответственно; — ускорение силы тяжести; 45 д — переменное ускорение;

8 †-. . угол наклона основания устройства при качке относи-. тельно плоскости горизонта;

U и и<р- дрейф нуля элементов 4 и 5, 9 и 10 соответственно.

Измерение начинается с одновр"ленного поступления импульсов с генератора 17 на суммирующие входы счетчиков 7,20 и 26. При этом по мере увеличения числа в счетчике 7 преобра зователь 14 код-аналог линейно увеличивает напряжение на своем выходе с дискретностью д(), которое поступает на вторые входы компарато. ров 6 и 1 1. В момент равенства сигналов на первом и втором входах компараторов 6 и ll последние срабатывают, закрывают ключи 19 и 24 соответственно, после того в счетчиках 20 и 26 фиксируются числа, равные значениям сигналов, выраженных формулами (1 1 и (2 ). Таким образом, завершается один Т икл измерения полных сигналов измеряемой и образцовой масс. Для и -кратного усреднения полных напряжений сигналов и U цикл измерения полного сигнала повторяется и раз. Счетчик 7 считает импульсы до своего переполнения, автоматически сбрасывается в нуль, после чего на выходе преобразователя 13 код-аналог устанавливается нулевое напряжение. Компараторы )

6 и 11 устанавливаются в исходное состояние и снова открывают ключи

19 и 24, а импульсы переполнения счетчика 7 поступают на вход счетчика 14. Цикл измерения повторяется до переполнения счетчика 14.

В момент переполнения счетчик 14 автоматически сбрасывается в нуль, импульсы переполнения устанавливают триггер 15 в единичное состояние вследствие чего закрывается ключ 2, отключая питание от тензодатчиков

3 и 8, закрывает ключи 19 и 24, .и открывает ключи 23 и 25. В счетчиках 20 и 26 к этому моменту времени зафиксирована сумма и чисел, равных соответствующим напряжениям ,u 0:

Сигналы, поступающие на первые входы компараторов 6 и ll, имеют следующие значения:

Аналогично предыдущему циклу измерения происходит измерение нулевых сигналов, выраженных формулами (,3 ) и (4) . Эти циклы также повторяются tl раз и из чисел, зафиксированных в счетчиках 20 и 26, происходит вычитание суммы n чисел, равных сигналам 0 и и соответственно,.после чего второй импульс переполнения счетчика 14 устанавливает триггер 15 в нулевое состояние, а триггер 16 — в единичное. Триггер

117767.9

7u„ и

nhu

Х )и„к„к„

1=(RuÄ о

0(nhU.

h )5U

7 (u„"„к:„

)(о)"о о

16 закрывает ключ 18, прекращая подачу импульсов к счетчикам 7, 20 и 26, и открывает ключ 22. Триггер 15 устанавливает ключи 19,24, 23 и 25 в исходное состояние, открывает ключ 2, подключая питание к тензодатчикам 3 и 8.

На этом цикл измерения полных и нулевых сигналов измеряемой и образцовой масс заканчивается, а в счетчиках 20 и 26 происходит выделение усредненных значений полезных сигналов измеряемой и образцовой масс. Они выражаются следующими формулами: щ (+В(1))сОБ e(t)J

1,5)

nuU

m ((+a(t))cos 8(t)) (ь) пыл где М вЂ” среднее значение из г)измерений сигнала измеряемой массы в условиях переменных ускорений и качки;

Мо — сРеДнее значение из h изме-. рений сигнала образцовой массы в условиях переменных ускорений и качки.

В дальнейшем производится обработка результатов измерений по алгоритму:

К

N0 где во — величина образцовой массы;

Ко — коэффициент пропорциональности, Импульсы с генератора 17 поступают через ключ 22 на арифметическое устройство 27 и счетчик 28. Так как счетчик 28 своим выходом подключен к к вычитающему входу счетчика 20, то коммутация ключей 22 и 23 (ключ

22 открывается, а ключ 23 закрывается ) осуществляет операцию умножения числа в счетчике 20 на число, равное емкости счетчика 28. ЕмI кость счетчика выбирается пропорционально величине образцовой массы 4= Кошо °

10 Таким образом, счетчики 28 и

20 образуют один вычитающий счетчик с зафиксированным в нем числом й,(Ко м, которое вычитается.

Одновременно с вычитанием числа

15 Я„ Ко ю арифметическое устройство 27 производит операцию сумми I рования импульсов тактового генератора 17 до совпадения с числом

И,, зафиксированном в счетчике 26.

20 В момент совпадения арифметическое устройство вырабатывает импульс, который записывается в счетчик 29 массы, затем число, записанное в арифметическом устройстве, обну25 ляется кроме счетчика 24 и снова происходит суммирование импульсов до следующего совпадения с числом М, и так далее. Счетчик 29 массы считывает импульсы до тех

30 пор, пока не срабатывает триггер

21 переполнения по вычитающему входу счетчика 20. К этому моменту в счетчике 29 записано число, равное

С учетом формулы (5) и (62

)(о о

40 Н о кдр )y >„) m с! — (u (q +-a(<))eas ))(t))

1=) h к„к,m, Å ()„(„..(ц)... в())

К„К

", - =к" х- к

ПР ъ

Если установить

К =К

) ГЦ

Ктх х

Таким образом, в счетчике 29 записано число, пропорциональное измеряемой массе. После срабатывания триггера 21 переполнения счетчика 20 ключ 22 закрывается, а

1177679

Составитель Е.Гусев

Редактор Е.Папп Техред M.Íàäü Корректор С.Черни

Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5542/41

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4, схема.31 управления выводит информацию со счетчика 29 массы на

I блок 30 индикации. Обнуление счетчиков производится посредством сигнала "Сброс", формируемого схемой 31 управления и передаваемого по шине . После сброса счетчиков процесс измерения повторяется.