Автоматические весы

 

Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет повысить быстродействие . устройства, которое содержит чувствительный элемент 1 с датчиком некомпенсации,имеющим подвижную 7 и неподвижную 8 части , подключенным через регулирующий г. 3 усилитель 9 к катушке 10 компенсатора М, опорный резистор 15, аналогоцифровой преобразователь 16 с цифровым индикатором 17. Для исключения переменной составляющей помех из измерительного сигнала при индикации текущих значений массы в автоматические весы введены устройство 18 вьщеления переменной составляющей, аналоговьй сумматор 19 и фильтр 20 нижних частот. Устройство 18 вьщеления переменной составляющей содержит разделительный конденсатор 21, неинвертирующий , буферный усилитель 22 и инвертирующий усилитель 23, постоянные резисторы 24 и 25 и регулируемьй резистор 26. Устройство позволяет фиксировать текущие значения массы с интервалом времени, равным периоду измерения аналого-цифрового преобразователя 16. I з.п. ф-лы, 5 ил. i (Л to sl О5 Уj P4-j44 . - У.. . . W Х- 1Г .1 2-1гч ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ . РЕСПУБЛИК

1511 4 G 01 G 7/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3932118/24-10 (22) 22.07.85 (46) 15.12.86. Бюл. N 46 (71) Производственное объединение

"Ленинградский завод турбинных лопаток" им. 50-летия СССР (72) В.Л.Романов, Е.И.Деньщиков, Н.А.,Безрядин и В.И.Усачев (53) 681.269(088.8) (56) Патент США Ф 3789937, кл. 177-210, опублик. 1977.

Авторское свидетельство СССР

Ф 787904, кл. G 01 G 7/04, 1979. (54) АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЕСЫ (57) Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет по.высить быстродействие устройства, которое содержит чувствительный элемент 1 с датчиком некомпенсации имеющим подвижную 7 и неподвижную 8 части, подключенным через регулирующий

„„Я0„„1276915 А I усилитель 9 к катушке 10 компенсатора 11 опорный резистор 15, аналогоцифровой преобразователь 16 с цифровым индикатором 17. Для исключения переменной составляющей помех иэ измерительного сигнала при индикации текущих значений массы в автоматические весы введены устройство 18 выделения переменной составляющей, аналоговый сумматор !9 и фильтр 20 нижних частот. Устройство 18 выделения переменной составляющей содержит разделительный конденсатор 21, не- инвертирующий, буферный усилитель 22 и инвертирующий усилитель 23, постоянные резисторы 24 и 25 и регулируемый резистор 26. Устройство позволяет фиксировать текущие значения массы с интервалом времени, равным периоду измерения аналого-цифрового преобразователя 16. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1276915

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

Цель изобретения — повышение. быстродействия.

На фиг.l показана структурная схема автоматических весов; на фиг.2-5— графики, поясняющие работу этих весов.

Автоматические весы содержат чувствительный элемент 1 с площадкой 2 для исследуемого образца 3 (емкости для жидкости и т.п.) с неизвестной массой m „.

Чувствительный элемент 1 закреплен на упругих лентах 4 и 5, заделан" ных в основание 6, и имеет датчик некомпенсации, состоящий из подвижной 7 и неподвижной 8 частей.

Неподвижная часть 8 датчика некомпенсации подключена через. регулирующий усилитель 9 к катушке 10 силового компенсатора 11, содержащего магнитную систему 12 с токоподводами

13 и 14.

Кроме того, весы содержат опорный резистор 15, аналого-цифровой преобразователь 16 с цифровым индикатором

l7, узел 18 выделения переменной составляющей сигнала, аналоговый сумматор 19, фильтр 20 нижних частст, причем опорный резистор 15 соединен с узлом 18 выделения переменной составляющей сигнала, с первым входом аналогового сумматора 19 и с общей шиной питания.

Второй вход аналогового сумматора

19 связан с выходом узла 18 выделения переменной составляющей сигнала, а выход через фильтр 20 нижних частот — с входом аналого-цифрового преобразователя 16.

Опорный резистор 15, имеющий сопро, тивление Ron, служит для съема измерительного сигнала U к = I„R „= К, m„, пропорционального компенсационному току I и измеряемой массе m образца к л

Э.(К, — масштабный коэффициент).

Узел 18 выделения переменной составляющей предназначен дпя выделения иэ измерительного сигнала переменК ной составляющей помех и для инвертин рования этого сигнала в !! путем сдвига составляющей помех по фазе на

Р ° Ф

180, получая на выходе сигнал U

Он состоит из разделительного койденсатора 21, неинвертирующего. буферно10

40 ф5 го усилителя 22 с высоким входным сопротивлением, выполненного на операционном усилителе с единичным Koэф— фициентом передачи по напряжению, инвертирующего усилителя 23, обеспечивающего поворот фазы составляющих о помех на 180 и выполненного на oneрацианном усилителе, постоянных резисторов 24 и 25 и регулируемого резистора 26, с помощью которого обеспечивается подстройка коэффициента передачи цепи выделения переменной составляющей. Вход узла !8 выделения переменной составляющей связан через разделительный конденсатор 21, неинвертирующий буферный усилитель 22 и постоянный резистор 24 с инвертирующим входом инвертирующего усилителя

23, неинвертирующий вход которого через второй постоянный резистор 25 связан с общей шиной питания. Регулируемый резистор 26 подключен к инвертирующему входу и выходу инвертирующего усилителя 23, являющемуся одновременно и выходом узла 18 выделения переменной составляющей.

Аналоговый сумматор 19 служит для сложения двух сигналов (U и U )и

К получения выходного сигнала U„, свободного от низкочастотных составляющих помех, и выполнен на двух суммирующих резисторах 27 и 28, резисторе 29 обратной связи, резисторе 30 неинвертирующего входа и операционном усилителе 31.

Фильтр 20 нижних частот предназначен для подавления высокочастотных составляющих помех, обусловленных, в основном, воздействием электромагнитных наводок на элементы измерительной цепи (регулирующий усилитель, обмотка катушки -компенсатора, оперный резистор и др.) и выполнен, например, в виде Г-образного RC-фильтра (резистора 32 и конденсатора 33).

Автоматические весы работают следующим образом

На площадке 2 устанавливают исследуемый образец 3 или емкость для контроля массы при непрерывном ее поступлении в установленную емкость (расход жидкости или дозирование порошкообразных веществ), чувствительный элемент 1 смещается на величину

Ah при этом с датчика некомпенсации в регулирующий усилитель 9 поступает сигнал Ц ®, который после усиления в виде компенсационного тока I че1

1276915 рез токоподводы 13 и 14 поступает в подвижную катушку 10 силового компенсатора 11, возвращающего чувствительный элемент 1 в исходное положение. 5

Измерительный сигнал U„ с опорного резистора 15 наряду с постоянной составляющей, пропорциональной измеряемой массе, содержит и случайные переменные составляющие помех U c к частотами, находящимися в полосе пропускания системы автоматической компенсации. К появлению помех в измерительном сигнале Б приводят, например, колебания площадки 2, виб- 5 рации основания, собственные колеба-. ния в системе автоматической компенсации и электромагнитные наводки на элементы измерительной цепи. Измерительный сигнал Б (фиг.2, участок 20 0-1) поступает на первый вход анало— гового сумматора 19 и на вход узла

18 выделения переменной составляющей сигнала, на выходе которого сигнал переменной составляющей U сдвинут 25 о к по фазе на 180 относительно входа.

Инвертированный сигнал переменной составляющей помех U выделенный к с помощью узла 18 выделения переменной составляющей (фиг.3, участок 30

0-1), поступает на второй вход аналогового сумматора 19. В точке А аналогового сумматора 19 осуществляется сложение двух сигналов, при котором,, из сигнала U вычитается сигнал пере- 5

К менной составляющей Б, результирующий выходной сигнал U, снимаемый

К с выхода операционного усилителя 31 по абсолютной величине соответствует постоянной составляющей измеритель- 40 ного сигнала U и содержит лишь некомпенсированные из-за различия в фазовых сдвигах высокочастотные составляющие помех, вызванные наличием электромагнитных наводок (фиг.4 учас-45 ток 0-1). б

Высокочастотные составляющие подавляются фильтром 20 нижних частот в качестве которого может быть использован RC-фильтр (32 и 33) с пос- 50 тоянной времени, выбираемой по наивысшей частоте помехи. Малая постоянная времени этого фильтра практически не сказывается на динамике измерения массы.

$5

Сигнал U „ на выходе фильтра 20 нижних частот (фиг.5, участок 0-1) отображает значение постоянной составляющей измерительного сигнала U которая соответствует истинному значению текущего значения массы. Сигнал U „ поступает на вход аналогоцифрового преобразователя 16, который с помощью цифрового индикатора

17 циклически отображает изменение массы во времени. При плавном поступлении массы в тару. расположенную на площадке 2, например при поступлении жидкого или сыпучего материалов, изменение измерительного сигнала Б имеК ет характер, изображенный на фиг.2, участок 1-2. Суммирован "е -.игналов

U и инвертированного сигнала перек менной составляющей U (фиг.3, участок 1-2) в точке А аналогового сумматора 19 обеспечивает на его вы1 ходе появление сигнала Г (фиг, 4, участок 1-2), повторяющего по форме характер изменения массы на грузоприемной площадке весов.

Сигнал U на выходе фильтра 20 нижних частот (фиг.5, участок 1-2) отображает значение постоянной составляющей, соответствующее истинному приращению массы, На цифровом индикаторе 17 будет фиксироваться приращение поступающей массы в виде монотонного приращения цифр на младших декадах за время измерения аналого-цифрового преобразователя 16, которое составляет О,1— ,0,2 с. Непрерывная оцифровка значе ний взвешиваемой массы позволяет контролировать процесс расхода жидких и дозирования сыпучих веществ и по достижении заданного значения прекращать подачу веществ (фиг.2 — 5, участок 2-3). с

Применение в весах устройства выделения переменной составляющей аналогового сумматора, фильтра нижних частот, соответствующих функциональных связей и технических решений основных устройств схемы позволяет фиксировать текущие значения массы с интервалом времени, равным периоду измерения аналого-цифрового преобразователя 0,1-0,2 с, что повьппает бытродействие при эксплуатации весов в условиях повьппенных вибраций основания, включая измерение массы на подвижном основании, а также быстродействие весов при динамическом контроле расхода и дозирования жид= ких и порошкообразных материалов о к

4 бх

Составитель В.Ширшов

Техред В.Кадар

Редактор А.Лежнина

Корректор Л.Патай

Заказ 6657/33

Тираж 705 Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

5 12769

Формула изобретения

l . Автоматические весы, содержащие чувствительный элемент с датчиком некомпенсации, подключенным к 5 регулирующему усилителю, выход которого подключен к одному концу обмотки силового компенсатора, другой конец которой через опорный резистор соединен с общей шиной питания, и 1О аналого-цифровой преобразователь, к выходу которого подключен цифровой индикатор, о т л и ч а ю щ и е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в них введены узел выделе- 15 ния переменной составляющей сигнала, аналоговый сумматор и фильтр нижних частот, причем один вход аналогового сумматора и вход узла выделения переменной составляющей сигнала подклю- 20 чены к концу обмотки силового компенсатора, соединенному с опорным резистором, другой вход аналогового сумматора подключен к выходу узла выделения переменной составляющей сигнала, третий вход — к общей шине питания, а выход аналогового сумматора через фильтр нижних частот соединен с входом аналого-цифрового преобразователя.

2. Весы по п.l, о т л и ч а ю— щ и е с я тем, что узел выделения переменной составляющей сигнала выполнен в виде неинвертирующего буферного усилителя с. разделительным конденсатором на входе и инвертирующего усилителя с регулируемым резистором в цепи обратной связи, причем инвертирующий вход инвертирующего усилителя соединен через первый резистор с выходом неинвертирующего буферного усилителя, а неинвертирующий вход через второй резистор подключен к общей шине питания.