Тензометрическое устройство для взвешивания грузов в динамических условиях

 

Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет повысить точность измерения веса в динамических условиях . Для этого импульсы выходной частоты , пройдя счетчик 16, поступают в блок 17 масштабирования и в блок 18 обработки, который производит компенсацию тарной нагрузки путем определения арифметико-логическим устройством 30 разности значений, записанных в регистрах 27 и 29. Запись в регистр 29 производится при наличии разрешающего сигнала с нажатой кнопкой 26 установки нуля. В случае появления длительного крена при разгружении датчика 3 основного канала значение информации в регистре 20 результата окажется в зоне ниже порога начальной нагрузки, задаваемой задатчиком 23. Анализатор 22 выдаст сигнал разрешения на блок 24 управления и преобразователь 9 напряжения в частоту уменыпит свою выходную частоту. При переходе информации в регистре 20 через нуS левое значение произойдет перезапись инфор (Л мации из регистра 27 в регистр 29. Нулевые показания в регистре 20 свидетельствуют о полной компенсации аддитивной погрешности начальной нагрузки. 1 ил. Ю 05 00 ;о о:

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5!)4 G01 G 3 142 9 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOIVlV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3943791/24-10 (22) 20.06.85 (46) 07.11.86. Бюл. № 41 (71) Научно-исследовательский и конструкторский институт испытательных машин, приборов и средств измерения масс (72) А. А. Асеев, В. П. Баранов, Ю. В. Кузнецов, Ю. А. Крыжановский, Г. A. Мигай, М. Г. Фельдман и В. В. Шевелев (53) 62! .317.39:531.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 392347, кл. G 01 G 1/22, 1973.

Заявка Франции № 2329984, кл. G 01 G 3/12, 1977. (54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЗВЕШИВАНИЯ ГРУЗОВ В ДИКАМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ (57) Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет повысить точность измерения веса в динамических условиях. Для этого импульсы выходной частоты, пройдя счетчик 16, поступают в блок 17

„„SU„„1268961 А1 масштабирования и в блок 18 обработки, который производит компенсацию тарной нагрузки путем определения арифметико-логическим устройством 30 разности значений, записанных в регистрах 27 и 29. Запись в регистр 29 производится при наличии разрешающего сигнала с нажатой кнопкой 26 установки нуля. В случае появления длительного крена нри разгружении датчика

3 основного канала значение информации в регистре 20 результата окажется в зоне ниже порога начальной нагрузки, задаваемой задатчиком 23. Анализатор 22 выдаст сигнал разрешения на блок 24 управления и преобразователь 9 напряжения в частоту уменыпит свою выходную частоту. При переходе информации в регистре 20 через нулевое значение произойдет перезапись информации из регистра 27 в регистр 29. Кулевые показания в регистре 20 свидетельствуют о полной компенсации аддитивной погрешности начальной нагрузки. 1 ил.

1268961

Изобретение относится к весоизмерительной технике и предназначено для взвешивания в динамических условиях (на кранах, при повышенных вибрациях от технологического оборудования, на судах в условиях неспокойного моря и т.д.) .

Целью изобретения является повышение точности измерения веса в динамических условиях.

На чертеже представлена схема тензометрического устройства для взвешивания грузов в динамических условиях.

Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, соединенный с блоком 2 питания тензодатчиков, который питает датчик

3 основного канала и датчик 4 дополнительного канала парафазным напряжением. Датчик 4 дополнительного канала нагружен контрольным грузом. Направления приложения нагрузок датчиков 3 и 4 параллельны.

К выходу блока 2 присоединен также блок 5 формирвания пилообразного напряжения. Измерительные диагонали каждого датчика присоединены к усилителям 6 и 7 сигнала разбаланса. Выход усилителя 6 через резистор 8 соединен с аналоговым входом преобразователя 9 напряжения в частоту (ПНЧ), с этим же входом выход усилителя 7 соединен через резисторы 10 и 11, а выход блока 5 — через резистор

12. Обгцая точка резисторов 10 и 11 соединена с общей шиной через ключ 13, управляющий вход которого соединен с управляющим выходом преобразователя 9 напряжения в частоту. Тактовый вход блока 9 соединен с выходом генератора 14 тактовых импульсов, который через блок 15 формирования временных интервалов соединен также с управляющим входом счетчика 16, счетный вход которого соединен с выходом преобразователя 9 напряжения в частоту.

Выход счетчика 16 через блок 17 масштабирования соединен с входом блока 8 обработки, выход которого подключен к входам регистра 19 знака и регистра 20 результата. Выходы этих регистров соединены с блоком 21 индикации. Кроме того, выход регистра 20 результата соединен с первым входом анализатора 22, второй вход которого соединен с задатчиком 23 порога начальной нагрузки. Выход анализатора соединен с первым входом блока 24 управления, второй вход которого соединен с выходом регистра 19 знака. Выход блока 24 соединен с управляющим входом блока 5. Установочный вход блока 18 обработки соединен с выходом элемента ИЛ И 25, первый вход которого соединен с выходом регистра 9 знака, а второй вход — с кнопкой 26 установки нуля.

Блок 18 обработки включает в себя регистры 27 и 28 общей нагрузки, регистр 29 тарной нагрузки и арифметико-логическое устройство (АЛУ) 30. Выход регистра 27 соединен с входами регистров 28 и 29, а также с первым входом АЛУ 30. Второй вход АЛУ соединен с выходом регистра

29, а третий вход АЛУ вЂ” с выходом регистра 28. Выход АЛУ является выходом блока обработки.

Управлякиций вход регистра 29 является установочным входом блока 18 обработки.

Устройство работает следующим образом.

При динамических воздействиях величина ускорения, действующего на измеряемый и контрольный грузы g(!), складывается из величины ускорения свободного падения g в данной точке и переменного ускорения a(t), обусловленного динамической помехой.

g(t) == д+а(!).

При этом напряжение на выходах усилителей сигналов разбаланса основного U. и дополнительного Uo каналов измерения (блоки 6 и 7 соответственно) будут описываться выражениями:

= m g(!) кзк, (2)

UÄ = m,g(!) U,K.Ê-„(3) где m., mo - — массы измеряемого и контрольного грузов соответственно;

Кз, К -- коэффициенты преобразования мостовых датчиков 3 и 4 соответственноо;

25 Кг„К вЂ” коэффициенты передачи блоков

6 и 7 соответственно;

U напряжения питания датчиков.

Сигналы блоков 6 и 7 подаются на вход преобразователя 9 напряжения в частоту с импульсной обратной связью, выходная часто тота которого Ь связана с величинами

Uv U<> и номиналами резисторов 8, 10 и 11

Rs, RIo, Rll выражением (4)

35 где К вЂ” коэффициент, учитывающий скважность импульсов, управляющих клк>чом 3.

Таким образом, выходная частота Ь ока4!! зывается независимой от величины g(!).

Импульсы выходной частоты поступают на счетный вход счетчика 16, работой которого управляет формирователь 15 временных интервалов (он осуществляет обнуление счетчика в начале цикла измерения и раз45 решение счета во время цикла). Пройдя через блок 17 маштабирования, отмасштабированное с нужной дискретностью число импульсов, записанное в счетчике 16, поступает на блок 18 обработки. Этот блок производит компенсацию тарной нагрузки и при б отсутствии переходного режима взвешивания выдает информацию в регистры знака 19 и результата 20.

Отсутствие переходного режима определяется следующим образом. Приходящая на вход блока 18 информация заносится в регистр 27 общей нагрузки. В следующий цикл измерения эта информация переписывается в регистр 28, а в регистр 27 зано1268961

Формула изобретения

55 сится значение, соответствующее новому циклу измерения. В следующий цикл измерения в регистр 28 вновь переносится информация из регистра 27, в который записывается новое значение и т.д. Таким образом, на выходах регистров всегда присутствует информация о двух циклах измерения — текущем и предшествующем. Арифметико-логическое устройство в случае совпадения группы старших разрядов информации в регистрах 27 и 28 производит дальнейшую обработку содержимого регистра 27. При этом из значения, занесенного в регистр 27, вычитается записанное в регистре 29 число, соответствующее «тарной» нагрузке. Запись в этот регистр производится путем перенесения содержимого регистра 27 при наличии разрешающего сигнала на установочном входе блока 18 (которым является управляющий вход регистра 29). Разрешающим сигналом может быть или сигнал с нажатой кнопки 26 установки нуля, или сигнал с выхода регистра 19 знака, соответствующий «отрицательному» весу (логическая операция ИЛИ осуществляется элементом 25).

Результат обработки из блока 18 поступает в регистр 20 результата и регистр 19 знака, из которых записанные в них числа поступают на блок 21 индикации.

Таким образом, показания блока 21 индикации не зависят от ускорения, действующего на груз в любой момент времени, т.е. инварианты относительно вибраций, колебаний груза и изменения ускорения свободного падения (связанного, например, с изменением географической широты, на которой эксплуатируется устройство) .

Устройство по сравнению с известным имеет меньшие фазовые сдвиги сигналов обоих каналов (с точки зрения их влияния на выходную частоту блока 9) и, как следствие, меньшую погрешность от динамических воздействий. Это обусловлено меньшим временем такта измерения сигнала основного канала у ПНЧ с импульсной обратной связью (обычно 1 мс при минимальной нагрузке и на 1,5 — 2 порядка меньшее при номинальной нагрузке) по сравнению с АЦП двухтактного интегрирования (где время цикла фиксировано и обычно равно 20 — 200 мс— для повышения помехоустойчивости относительно сетевых помех). Кроме того, у ПНЧ с импульсной обратной связью сигналы основного и дополнительного каналов в такте включения импульсной обратной связи синфазны, тогда как при двухтактном интегрировании включен либо один, либо другой канал.

Помимо этого, реальный датчик при любой конструкции упругого элемента имеет поперечную чувствительность (в направлении, перпендикулярном оси приложения нагрузки). Это дает мультипликативную погрешность измерения. При выборке тарной

45 нагрузки динамическая мультипликативная погрешность, накопленная на массе тары, проявляется как аддитивная, что дает допол нител ьн ую погреш ность известного.

Предлагаемое техническое решение позволяет устранить эту погрешность.

Если изменились условия эксплуатации устройства (например, появился длительный крен), приводящие к возникновению аддитивной погрешности, то автоматически включается система компенсации этой погрешности, работа которой протекает следующим образом.

При разгружен ии датчика основного канала (mx=0) значение информации в регистре 20 результата попадает в зону ниже порога начальной нагрузки, задаваемой задатчиком 23. Пусть это значение больше нуля. В этом случае анализатор 22 выдает сигнал разрешения на блок 24 управления.

Выходным сигналом этого блока запускается формирователь 5 пилообразного напряжения, под действием которого блок 9 начинает уменьшать свою выходную частоту.

Как только информация в регистре 20 перейдет через нулевое значение в отрицательную область, одноразрядный регистр 19 знака изменит свое состояние и заблокирует работу блока 5 посредством блока 24. Этот же сигнал через блок 25 пройдет на установочный вход блока 18. При этом произойдет перепись информации из регистра

27 в регистр 29, т.е. на выходе блока 30 будет нулевое значение информации. Таким образом, в регистр 20 занесутся нулевые показания, что означает полную компенсацию аддитивной погрешности начальной нагрузки

Если при разгрузке весов информация в регистрах 19 и 20 соответствует «отрицательному» весу, то в регистр 20 сразу же занесется нулевая информация путем воздействия на установочный вход бока

18 обработки через элемент 25. При этом состояние регистра 19 изменится, так как указанное воздействие на регистр 29 уменьшит значение «тарной» нагрузки.

В процессе взвешивания (т.е. при mx)0), когда записанное в регистр 20 число больше начального порога взвешивания, работа блока 24 управления и формирователя 5 запрещается соответствующим сигналом анализатора.

Ручная компенсация тарной нагрузки осуществляется аналогично описанному через кнопку 26 и элемент 25.

Тензометрическое устройство для взвешивания грузов в динамических условиях, содержащее последовательно соединенные источник опорного напряжения и блок питания тензодатчиков, выход которого подключен к параллельно соединенным диагоналям питания тензодатчиков основного и

1268961

С»)с н)л )с )н Ч Х,)1с) )»

1 ",!н л ! Вс l)i с К) рр) лг))р: ) », л )

l р,)гк ii! ) !():I»))ñ»iii.

ВНИИПИ Государстаен-:îãî комитета (.О. Р

IIo делам изобретений и открытии

11303Г), Москна, Ж вЂ” 35, Рау)нская наб., д:1 5

Филиал Г(ПП «Патент>, г. У)к)прод, i.) Проелтн», 4

Редал)i))) 1. 1 срос р

:3а л)) з 6024 13 дополнительного каналов, усилители сигналов разбаланса тензодатчиков основного и дополнительного каналов, входы которых подключены к соответствующим измерительным диагоналям тензодатчиков каждого из каналов, первый, второй и третий резисторы, преобразователь напряжения в частоту, управляющий выход которого соединен с управляющим входом ключа, включенного между общей точкой второго и третьего резисторов и общей шиной, а аналоговый 10 вход преобразвателя напряжения в частоту соединен с общей точкой первого и второго резисторов, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к так- овому входу преобразователя напряжения в частоту и к входу блока формирования временных интервалов, выходом соединенного с управляющим входом счетчика, счетный вход которого подключен к выходу преобразователя напряжения в частоту, регистр знака и регистр результата, выходы которых соединены с соответствующими входами блока индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения веса в динамических условиях, в него введены четвертый резистор, задатчик порогcl началы3ой нагрузки, анализатор, блок формирования 2S пилообразного напряжения, блок управления, элемент ИЛИ, кнопка устано!3ки нуля, блок масштабирования и блок обработки, состоящий из двух регистров общей нагрузки, регистра тарной нагрузки и арифмстико-логи !еского устройства, причем выход счетчика через блок масштабирования подключен к входу первого регистра общей нагрузки, выход которого соединен с входами второго регистра общей нагрузки, регистра тарной нагрузки и арифметико-логического устройства, вторым и третьим входами по11к.3к>ченного соответственно к в lxoдам второго регистра общий нагрузки и регистра тарной нагрузки, а выходом — к входам регистра знака и регистра результата, выход регистра знака соединен с первым входом блока управления и с первым входом э 3емснта ИЛИ, второй вход которого подключен к кнопке установки нуля, а выход — к установочному входу реl истра тарной нагрузки, выход регистра результата соединен с первым входом анализатора, вторым входом подключенного к выходу задатчика порога начальной нагрузки, и выходом - к второму входу блока х)пра33ления, выход которого соединен с управляю3цим входом блока формирования пилообразного напряжения, входы опорных Hdпряжений которого подключены к дviагонали питания тензо, 1атч иков, d выход его через четвсргый резистор соеди с ана.3оговым входом преобразователя !Iallpslжения в частоту, который через первый регистр подключен к выходу усилителя сигнала разбаланса основного канала d через последовательно c0åilèllåIIIIûå в.горой и третий рез33сгор! соединен с выход<)м усиJI II f E. !я !. HI !«!. «ра:36«, «пс !),довс) )и! ите 1 i)llol 0 каllя,,!«