Устройство для взвешивания движущихся объектов

 

Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет повысить точность взвешивания движущихся объектов. Для этого к измеренному сигна.пу добавляется лишь недостающее число периодов помехи, тем самым обеспечивается ее подавление и в то же время минимальное искажение сигнала. Это достигается тем, что одновременно с переводом процессора 6 на подпрограмму цифровой фильтрации устройство 11 управления вырабатываетсигнал, по которому счетчик 12 переводится в нулевое состояние, обеспечиваемое триггером 18, ранее установленное в состояние О. Триггер 18 блокирует вход регистра 16 и вход устройства 13 сравнения. Счетчик 12 переводится в режим суммирования импульсов с выхода вычислительного устройства 5. Так как вход устройства 13 сравнения блоi кирован триггером, то наращивание кодов в счетчике 12 продолжается до ад (О реса последнего экстремзт а сигнала, затем устройство 11 управления переводит счетчик 12 в режим вычитания, а впоследствии - и в режим суммирования . 2 ил. ю : ел м

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (19) (И) (51)4 С 01 С 19/03 (61) 1183839 (21) 3854844/24-10 (22) 06. t 2. 84 (46) 30.11.86. Бюл. Р 44 (71) Запорожский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и конструкторского института "Цветметавтоматика" (72) А.Е.Липсан, А.И.Шапиро, Г.Н.Кузнецова и А.С.Кукуй (53) 681.269 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1183839, кл. G 01 С 19/04,28.03.84. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЗВЕШИВАНИЯ ДВИЖУЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет повысить точность взвешивания движущихся объектов. Для этого к измеренному сигналу добавляется лишь недостающее число периодов помехи, тем самым обеспечивается ее подавление и в то же время минимальное искажение сигнала.

Это достигается тем, что одновременно с переводом процессора 6 на подпро" грамму цифровой фильтрации устройство 11 управления вырабатывает сигнал, по которому счетчик 12 переводится в нулевое состояние, обеспечиваемое триггером 18, ранее установленное в состояние "0". Триггер 18 блокирует вход регистра 16 и вход устройства 13 сравнения. Счетчик 12 переводится в режим суммирования импульсов с выхода вычислительного устройства 5. Так как вход устройства 13 сравнения блокирован триггером, то наращивание кодов в счетчике 12 продолжается до адреса последнего экстремума сигнала, затем устройство 11 управления переводит счетчик 12 в режим вычитания, а впоследствии — и в режим суммирования. 2 ил.

1273745

I ф5

5О

Изобретение относится к весоизмерительной технике, может быть использовано для взвешивания железнодорожных вагонов, чугуновозных ковшей и других движущихся объектов, и является усовершенствованием известного устройства, описанного по авт. св. Р 1183839.

Целью изобретения является повышение точности взвешивания движущихся объектов эа счет уменьшения искажения полезной составляющей сигнала при его обработке.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства (жирной линией выделен входной измерительный сигнал, а тонкой — до1 бавленная часть сигнала, обрабатываемая цифровым Фильтром).

В основном изобретении описано устройство для взвешивания движущихся объектов, содержащее силоизмерительный преобразователь, встроенный в весовую платформу, путевые датчики, микропроцессорное вычислительное устройство (МВУ), блок памяти, счетчик с устройством управления, два регистра и два устройства сравнения. Силоизмерительный преобразователь подключен к входу МВУ и выходу блока памяти, вход которого сое динен с выходом МВУ. Выходы устройств сравнения соединены с информационными входами устройства управления счетчиком, управляющий вход которого подключен к путевым датчикам, первый выход соединен с входом прерывания

МВУ, а второй — с первым входом счетчика, второй и третий входы последнего соединены с синхронизированным выходом МВУ и выходом первого регистра соответственно. Выход счетчика подключен к вход МВУ и объединенным входам устройств сравнения, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих регистров, входами соединенных с выходом МВУ.

Известное устройство осуществляет подавление динамической помехи, возникающей при взвешивании движущихся объектов, путем их цифровой фильтрации. Причем фильтрации подвергается сигнал, в котором искусственно увеличено число периодов помехи в окне наблюдения фильтра до требуемого для качественной фильтрации. Искусственное увеличение числа периодов помахи достигается за счет многократного воспроизведения дискретных отсчетов входного сигнала, находящихся между локальными экстремумами ("горбами") входного сигнала, содержащимися как минимум половину периода низкочастотной динамической помехи и хранящимися в блоке памяти устройства.

Воспроизведение дополнительного числа периодов помехи в обрабатываемом сигнале, реализованное в известном устройстве (прототипе), искажает его форму, а значит и постоянную составляющую, вызывая дополнительную погрешность в измерении веса.

Устройство (фиг ° 1) содержит весовую платформу 1, путевые датчики 2 и 3, силоизмерительный преобразователь 4, встроенный в платформу, микропроцессорное вычислительное устройство (МВУ) 5, в которое входит центральный процессор (ЦП) 6, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 7,,устройство управления (УУ) 8 и син25 хронизатор (СХ) 9. Вход МВУ 5 соединен с выходами силоизмерительного преобразователя 4 и блока памяти 10.

Вход прерывания МВУ 5 соединен с выходом устройства управления 11 счетчиком 12, второй вход которого подключен к путевым датчикам 2 и 3, а выход — к счетчику 12, второй вход которого соединен с синхронизирующим выходом МВУ 5, а выход подключен ко входу МВУ 5 и входам устройств сравнения 13 и 14. Выход МВУ 5 подключен ко входу блока памяти 10, к индикатору 15 и входам регистров 16 и 17. Выходы регистров 16 и 17 подключены к вторым входам устройств сравнения 13 и 14 соответственно, причем выход регистра 16 дополнительно подключен совместно с выходом триггера 18 к третьему входу счетчика 12. Выходы устройств сравнения 13 и 14 соединены с входами устройства управления 11 счетчиком 12, причем выход устройства управления 14 дополнительно подключен к первому входу триггера 18, второй вход которого соединен с входом прерывания МВУ 5, Устройство работает следующим образом.

При наезде колеса на весовуюплатформу 1 срабатывает путевой датчик 2, по сигналу с которого запускается устройство управления 11 счетчиком. Устройство управления 11 вырабатывает

1273745

И-» у = — —, . x(k) ° W(k), =о о

u-» где И = — Z W(k);

И x=o

50 число отсчетов в окне наблюдения; временные отсчеты входного сигнала; 55 временные отсчеты окна; постоянная составляющая

x(k) W(k) о входного сигнала. сигнал прерывания, поступающий на ЦП

6 МВУ 5 и триггер 18, по которому начинает работать программа обработки информации, записанная в ПЗУ 7 МВУ 5, а триггер 18 устанавливается в исходное (нулевое) состояние. С преобразователя 4 через вход данных в

МВУ 5 принимается информация об измеряемом весе с периодом опроса, соответствующим частоте дискретизации f . »О

Все дискретные отсчеты веса запйсываются в блок памяти 10 и одновременно путем сравнения дискретных отсчетов и их адресов в ЦП б произвоll дится поиск экстремумов (" горбов ) входного сигнала ° Адреса ячеек блока памяти 10, в которых записаны значения последних из экстремумов измеренного сигнала К, и Им„„ эаносятма с ся соответственно в регистры 16 и 17 20 причем в регистр 17 заносится адрес последнего "горба".

По сигналу с путевого датчика 3, сигнализирующему о съезде колеса с платформы 1, устройство управления 11 25 счетчиком 12 вырабатывает сигнал, по которому ЦП 6 переводится на выполнение подпрограммы цифровой фильтрации, алгоритм которой записан в ПЗУ 7.

Для получения высокой точности из-30 мерения веса, например 0,1Х, при наичии динамической помехи амплитудой

10-20Х от полезного сигнала, необходимо обеспечить подавление этой помехи на 40-50 дБ.

Получение такой степени подавления при ограниченном времени измерения возможно цифровыми фильтрами, обычно синтезированными методом временных окон.

В предлагаемом устройстве используется нерекурсивный цифровой фильтр с окном Дольфа-Чебышева, постоянная составляющая в котором определяется по формуле 45

Кривой а на фиг.2 изображен реальньп» входной сигнал; кривой B сигнал, отражающий работу устройства по изобретению, а кривая о отражает работу предлагаемого устройства.

Практически при прохождении весовой платформы в сигнал укладывается

1,6-2,2 периода помехи (это соответствует скоростям движения состава 156 км/ч соответственно), что недостаточно для получения требуемого подавления, а значит и точности измерения.

Так для требуемого подавления в (4050) дБ при используемом цифровомфильтре необходимо обрабатывать 2,3-3 периода помехи.

Б предлагаемом устройстве к измеренному сигналу добавляется лишь недостающее число периодов помехи, тем самь»»» обеспечивается требуемое ее подавление и в то же время минимально искажается сигнал, подвергаемый обработке, по сравнению с реальным измеренным.

Это достигается тем, что одновременно с переводом процессора на подпрограмму цифровой фильтрации устройство управления 11 вырабатывает сигнал, по которому счетчик 12 переводится в нулевое состояние, обеспечиваемое выходом триггера 18, ранее установленного в состояние 0 . При этом триггер блокирует также выход регистра 16> хранящего код И,„с„, и вход устройства сравнения 13. Затем счетчик 12 переводится в режим суммирования импульсов с синхронизирующего выхода МБУ 5. При наращивании содержимого счетчика 12 от нулевого значения на выходе его формируются адреса ячеек блока памяти 10, в которых записань; дискретные отсчеты измеренного входного сигнала, которые выбираются в ЦП 6 и подвергаются цифровой фильтрации. Одновременно текущий код адреса с выхода счетчика сравнивается на устройствах сравнения 13 и 14 с адресами двух последних горбов" сигнала М„, „, и И

Так как вход устройства 13 блокирован триггером 18, то наращивание кодов в счетчике 12 продолжается до адреса последнего экстремума N „„., при достижении которого устройство сравнения 14 вырабатывает сигнал, по которому устройство управления 11 переводит счетчик 12 в режим вычитания, а триггер 18 переводится в состояние

Oma.

0исв

О Ииаие1 йицн1 уиаксг Иианд Имаке2 Икцн2

ЩУ8, Я

Составитель Б.Ширшов

Техред В.Кадар

Корректор Е.Сирохман

Редактор Т.Парфенова

Заказ 6467/38

Тираж 705

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4

3 127

"1" ° снимая блокировку с устройства сравнения 13. При этом последующая выборка дискретных значений из блока памяти 10 осуществляется в направлении от Идд„ до N „ при достижении которого устройство сравнения 13 вырабатывает сигнал, по которому устройство управления 11 переводит счетчик 12 в режим суммирования, и цикл повторяется в направлении N„,-„ N„ „,.

Таким образом, для получения требуемого коэффициента подавления (40,50) дБ ко входному сигналу набирается дополнительно недостающая часть или целый период динамической помехи (фиг.2,в). Например, если требуемое для фильтра с окном Дольфа-Чебышева число периодов помехи составляет 3, а при скоростях движущегося состава

6-10 км/ч время измерения попадает соответственно до 2,2-1,8 периодов динамической помехи с частотой (4-5) Гц, то устройство воспро3745 б изводит лишь недостающие 0,5-1,5 периодов, сохраняя неизменным входной сигнал. Таким образом уменьшается искажение формы обрабатываемого сигнала, а следовательно, повышается точность измерения его постоянной составляющей.

1Оформула изобретения

Устройство для взвешивания движущихся объектов по авт.св. N - 1183839, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с

t5 целью повышения точности за счет уменьшения искажений полезной составляющей сигнала при его обработке, в него введен триггер, один вход которого соединен с входом прерывания

2G микропроцессорного вычислительного устройства, другой вход — с выходом второго устройства сравнения, а выход подключен к третьему входу счетчика.