Цифровое весоизмерительное устройство

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить .быстродействие устройства, которое содержит компенсационную катушку 10, датчик перемещения 2, интегрирующий широтно-импульсный регулятор 5 тока компенсационной катушки 10, ключ 6 со стабилизатором 7 эталонного тока, накопительные счетчики 8, блок 9 индикации , узел 4 коррекции с развязывающим усилителем 11. Для повышения быстродействия в цифровую систему введены балансный модулятор 12, источник 15 опорного напряжения, узел 16 формирования сигнала коьшенсации помех, фазосдвигающую цепочку 22, узел 16 формирования сигнала компен- :сации помех содержит последовательно включенные разделительную цепь 18, фильтр 21 нижних частот, широкополосс (Л W J ю sj О5 СО ,7 X го,™гггг1 ,1 i г-сЬ ГйГГ Hi L±j rt

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (58 4 С 01 G 7 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3885135/24-10 (22) 18. 04. 85 (46) 15. 12. 86 ° Бюл. 11 46 (71) Производственное объединение

"Ленинградский завод турбинных лопаток" им. 50-летия СССР (72) В.Л.Романов, E.È.ÄåíüùèêoB, Н.А.Безрядин и Б.Н.Орлов (53) 681.269(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 870960, кл. G 01 G 7/04, 1979.

Авторское свидетельство СССР

У 960540, кл. G 01 G 7/04, 1980. (54) ЦИФРОВОЕ ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить

ÄÄSUÄÄ 12 914 Д1, быстродействие устройства, которое содержит компенсационную катушку 10, датчик перемещения 2, интегрирующий широтно-импульсный регулятор 5 тока компенсационной катушки 10 ключ 6 со стабилизатором 7 эталонного тока, накопительные счетчики 8, блок 9 индикации, узел 4 коррекции с развязывающим усилителем 11. Для повышения быстродействия в цифровую систему введены балансный модулятор 12, источник 15 опорного напряжения, узел

16 формирования сигнала компенсации помех, фазосдвигающую цепочку 22, узел 16 формирования сигнала компенсации помех содержит последователь- 3 но включенные разделительную цепь 18, фильтр 21 нижних частот, широкополос- M Ф

1276914 ный регулируемый усилитель 20 низкой частоты. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет при любых амплитудах и фазах помех в начале и в конце цикла измерения поддерt

Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к весам с электромагнитной системой уравновешивания .

Цель изобретения — повышение быстродействия.

На чертеже показана структурная схема цифрового весоизмерительного устройства.

Устройство содержит чувствитель- !О ный элемент 1 (грузоприемное устройство) с датчиком 2 некомпенсации (датчик перемещения), резистор 3, узел 4 коррекции, интегрирующий широтно-импульсный регулятор 5, ключ !5

6, стабилизатор 7 эталонного тока, накопительные счетчики 8, блок 9 индикации, компенсационную катушку 10, раэвязывающий усилитель 11, балансный модулятор 12, выполненный на опе- 20 рационном усилителе 13, резистор 14 в составе источника 15 опорного напряжения, узел 16 формирования сигнала компенсации помех, состоящий из конденсатора 17 разделительной цепоч- ки 18, имеющей резистор 19, регулируемого широкополосного усилителя 20 низкой частоты и фильтра 21 нижних частот, и фазосдвигающую цепочку 22.

Входы узла 4 коррекции, фазосдви- 30 гающей цепочки 22 и узла 16 формирования сигнала компенсации помех подключены к выходу датчика 2 некомпенсации.

К входам развязывающего усилителя

Il подключены выходы узла 4 коррекции, регулятора 5 и стабилизатора 7 (через ключ 6) и один конец компенсационной катушки 10, соединенный через резистор 3 с общей шиной питания.4О

Другой конец катушки 10 соединен с выходом развязывающего усилителя 11.

Источник 15 опорного напряжения подключен к первому входу балансного

t живать постоянство среднего значения проинтегрированной величины сигнапа, благодаря чему числовое значение в счетчиках Я оказывается независимым. от измерений, что сокращает время измерения. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.

2 модулятора 12, второй вход которого соединен с выходом узла 6, а выход - с входом стабилизатора 7 эталонного тока.

Вход регулятора 5 соединен с выходом фазосдвигающей цепочки 22, а выход подключен к входу ключа 6 и входам накопительных счетчиков 8, выходы которых соединены с блоком 9 индикации.

Узел 16 образован из последовательно соединенных разделительной цепочки

18, фильтра 21 нижних частот и усилителя 20.

Балансный модулятор 12 предназначен для компенсации влияния помех на формирование среднего значения уровновешивающего тока в катушке 10, он осуществляет модуляцию опорного напряжения сигналом помехи: при положитель- ном приращении длительности импульса регулятора 5 получают пропорциональное отрицательное приращение тока стабилизатора 7.

Узел 16 осуществляет выделение переменной составляющей помехи из входного сигнала с помощью конденсатора

17, при этом постоянная времени Y=RC цепи 18 выбирается порядка одной се" кунды и более.

Назначением фильтра 21 является ослабление амплитуды переменных составляющих, находящихся за границей полосы пропускания системы автоматического уравновешивания (обычно

20-30 Гц).

Фазосдвигающая цепочка 22 служит для согласования фазовых сдвигов.

Устройство работает следующим образом.

В установившемся режиме чувствительный элемент 1 (грузоприемное устройство) уравновешивается элек1276914 тромагнитной силой, создаваемой током Х у, компенсационной катушки 10.

При изменении груза перемещается чувствительный элемент 1 и сигнал с датчика 2 с помощью регулятора 5 изменяет длительность замыкания ключа 6.

В результате изменения среднего тока компенсационной катушки 10 гру-зоприемное устройство возвращается в !0 исходное уравновешенное положение.

Сигнал регулятора 5 поступает также на накопительные счетчики 8, выполняющие функцию цифрового интегрирования. !5

Заданную точность измерения обеспечивают стабилизатор 7 эталонного тока и источник 15 опорного напряже— ния.

Устойчивость системы регулирона- 20 ния обеспечивает узел 4, вводящий сигналы первой и второй производных от сигнала, поступающего с датчика

2 некомпенсации.

На второй вход балансного модуля- 25 тора 12 поступает сигнал переменной составляющей, пропорциональный по величине сигналу помех, действующе-. му на входе регулятора 5. При этом выделение переменной составляющей gp помех осуществляется с помощью разделительной цепи 18, а вход широкополосного регулируемого усилителя

20 низкой частоты защищен от воздействия перегрузок на верхних частотах переменной составляющей помех фильтром 21 нижних частот.

Воздействие вибраций на чувствительный элемент весов эквивалентно 40 появлению переменной составляющей в ускорении свободного падения, например синусоидальной, а следовательно, появлению кажущегося изменения мгновенного значения измеряемой массы. .45

При этом с датчика 2 на вход широтно-импульсного регулятора 5 поступает промодулированное частотами вибраций напряжение, изменяющее моменты закрывания ключа 6. Это же напряже- 50 ние поступает на вход узла 16 формирования сигнала компенсации помех, частотные свойства которого выбираются такими, чтобы обеспечить минимальное запаздывание переменных состав- 55 ляющих помехи в тракте компенсации от выхода датчика 2 до второго входа ключа 6.

Регулировкой коэффициента усиления н канале выделения переменной составляющей достигается требуе!!ьп уровень модуляции опорного напряжения синфазной составляющей помехи.

Узел 16 формирования сигнала компенсации помех выделяет и усиливает переменную составляющую помех для того, чтобы интегрирование выходного сигнала широтно-импульсного регулятора 5 как в цифровой (накопительные счетчики), так и в аналоговый (разнязывающий усилитель ll), совпадало, т.е. приращение длительности широтноимпульсного сигнала под р.. çäåéñòâèåì помех сопровождалось пропорциональным уменьп!ением среднего за период широт-. но-импульсного значения выходного тока стабилизатора 7 эталонного тока.

При этом интегрирование (усреднение) полезного сигнала в накопительных счетчиках 8 не зависит от амплитуды и фазы сигналов помех, благодаря чему снижается до минимума копичество циклон усреднения (время накопления) и при полном совпадении значений интегралов, полученных н цифровой и аналоговой формах, достаточно одного первого цикла измерения установившегося значения с последую— щим совпадением всех остальных результатов с разбросом не более одной единицы на миллион.

Применение н цифровой системе балансного модулятора, источника опорного напряжения, схемы формирования сигнала компенсации помех, фазосдвигающего звена и соответствующих элек-. трических связей позволяет при любых амплитудах и фазах помех н начале и в конце цикла измерения поддерживать постоянство среднего значения проинтегрированной величины сигнала, благодаря чему числовое значение н накопительных счетчиках оказывается независимым от измерения к измерению, что сокращает время измерения до 23 с при времени цифрового интегрирования 1 с.

Формула и з о б р е т е н и я

Пифроное весоизмерительное устройство, содержащее чувствительный элемент с датчиком некомпенсац!!и, подключенным через узел коррекции к первому входу разнязынающего усилителя, к второму входу которого год1276914

Составитель В.Ширшов

Техред B.Кадар

Редактор А,Лежнина

Корректор Л.Патай

Заказ 6657/33

Тираж 705 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ключены через ключ выходы широтноимпульсного регулятора и стабилизатора эталонного тока, к третьему входуодин конец компенсационной катушки 5 силового уравновешивания чувствительного элемента, соединенный через резистор с общей шиной питания, а к выходу — другой конец компенсационной катушки, и блок индикации, под- 10 ключенный к выходу накопительных счетчиков, входами подключенных к выходу широтно-импульсного регулятора, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродейст- 1 вия, в него введены узел формирования сигнала компенсации помех, вход которого подключен к выходу датчика некомпенсации, источник опорного напряжения и балансный модулятор, пер- ZO вый вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, второй вход — с выходом узла формирования сигнала компенсации помех, а выход балансного модулятора подключен к входу стабилизатора эталонного тока, и введена фаэосдвигающая цепочка, вход которой подключен к выходу датчика некомпенсации, а выход — к вхо. ду широтно-импульсного регулятора, I

2. Устройство по п,1, о т л и— ч ающ е е с я тем, что узел формирования сигнала компенсации помех выполнен в виде последовательно соединенных разделительной цепочки, фильтра нижних частот и.широкополосного регулируемого усилителя низкой частоты.