Многоканальный электрический преобразователь для весов

 

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано в системах автоматизированного управления весовыми порционными дозаторами, имеющими циферблатные указатели со встроенными сельсинами. Цель изобретения - ускорение преобразования в каналах взвешивания . Устройство содержит микро- ЭВМ 1, шины 2 интерфейса, микропроцессор 3 управления обменом, программируемый таймер 4, интерфейс 5 ввода-вывода , полосовой фильтр 7, усилители 8 и 9 мощности первой и второй фазы, нуль-органы 10 и 13, блок 11 сельсинов, блок 12 фильтров, мультиплексор 14 и формирователь 15 ширэтно-импульсного сигнала представления веса. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет производить автоматическую коррекцию сдвига фаз между двумя источниками синусоидального напряжения преобразователя. 1 ил. ( (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (д1) 4 G О1 G 23/37 13/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3823074/24-10 (22) 04.12.84 (46) 07.01.87. Бюл. Р 1 (71) Киевский инженерно-строительный институт и Управление "АСУстрой"

Главкиевгорстроя (72) Л.И. Цилюрик, В.И. Васильев, П.М. Байдык и В.П. Бочагов (53) 681.269(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР к- 1048329, кл. G 01 G 23/37, 1982.

Авторское свидетельство СССР

11 1247669, кл. С 01 С 23/37, 01.11.84. (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ВЕСОВ (57) Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано в системах автоматизированного управления весовыми порционными дозаторами, имеющими цифер„„SU„, 1281917 А1 блатные указатели со встроенными сельсинами. Цель изобретения — ускорение преобразования в каналах взвешивания. Устройство содержит микроЭВМ 1, шины 2 интерфейса, микропроцессор 3 управления обменом, программируемый таймер 4, интерфейс 5 ввода †выво, полосовой фильтр 7, усилители 8 и 9 мощности первой и второй фазы, нуль-органы 10 и 13, блок 11 сельсинов, блок 12 фильтров, мультиплексор 14 и формирователь 15 широтно-импульсного сигнала представления веса. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет производить автоматическую коррекцию сдвига фаэ между двумя источниками синусоидального напряжения преобразователя.

1 ил.

1 12819

Изобретение относится к весоизме" рительной технике и может быть использовано в системах автоматизированного управления весовыми порци— онпыми дозаторами, имеющими циферблатные указатели со встроенными сельсинами.

Цель изобретения — ускорение преобразования в каналах взвешивания путем автоматической коррекции сдви- 10 га фаз между двумя источниками синусоидального напряжения преобразователя.

На чертеже изображена блок-схема преобразователя, 15

Преобразователь содержит микроЭБМ 1, шины 2 интерфейса, микропроцессор 3 управления обменом, программируемый таймер 4, содержащий счетчик-генератор меандра и счетчик-тай- 20 мер, программируемый параллельный интерфейс 5 ввода-вывода, полосовой фильтр 6, фаэовращатель 7, усилители мощности первой 8 и второй 9 фазы, первый нуль-орган 10, блок 11 сельсинов, блок 12 фильтров, второй нуль-орган блока 13 нуль-органов, муньтиплексор 14 и формирователь

15 широтно-импульсного сигнала представления веса.

Микро-381" 1 соединена шинами 2 интерфейса с микропроцессором 3 управления обменом, который соединен своими двунаправленными шинами с программируемыми таймером 4 и параллельным интерфейсом 5 ввода-вывода.

Выход конца счета счетчика-генератора меандра программируемого тайме ра 4 соединен с входом полосового 40 фильтра б, выход которого соединен с входами усилителя 8 мощности первой фазы, первого нуль-органа 10 и фаэовращателя 7, выход которого соединен через второй нуль-орган блока

13 с первым входом мультиплексора

14. Выход первого нуль-органа 10 соединен с входом начала формирования формирователя 15 широтно-импульсного сигнала представления веса, вы- 50 ход сигнала представления веса которого соединен с входом разрешения приема импульсов в счетчик-таймер программируемого таймера 4. Выход фазовращателя 7 соединен с входом усилителя 9 мощности второй фазы, а каждый выход усилителей мощности первой 8 и второй 9 фаз соединен соответственно с первыми и вторыми

17 2 параллельно соединенными обмотками статоров блока ll сельсинов. Каждый вход роторов блока 11 cplIbcpèoâ соединен последовательно через соответствующий фильтр блока 12 фильтров нижней частоты с соответствующим входом. нуль-органа блока 13 нуль-органов, каждый выход нуль †орга которого соединен с соответствующим входом мультиплексора 14, а выход мультиплексора 14 соединен с входом конца формирования формирователя 15 широтно-импульсного сигнала представления веса. Выходные шины программируемого интерфейса 5 ввода-вывода соединены с адресным входом мультиплексора 14 и входом начала преобразования формирователя 15 широтно-импульсного сигнала представления веса, выход конца преобразо0 вания которого соединен с соответствующей шиной 2 интерфейса микро-3BM I

Устройство работает следующим образом.

При включении микро-ЭВМ 1 управление передается программе начальной установки, которая содержит команды программирования режимов работы первого и второго счетчиков программируемого таймера 4. Первый счетчик программируется для работы в режиме генератора меандра, а второй — программируемого таймера. Программирование осуществляется путем занесения соответствующего управляющего слова в специальный регистр таймера 4..

Затем в регистр первого счетчика таймера 4 программно заносится код периода К и на его выходе появляют— ся прямоугольные импульсы, период следования которых соответствует Кг периодам следования импульсов, поступающих на вход этого счетчика с интерфейса через микропроцессор 3 управления обменом. Первоначально период устанавливается таким, чтобы частота импульсов на выходе конца счета первого счетчика таймера 4 соответствовала середине полосы пропускания фильтра б, на вход которого они подаются.

Программа начальной установки роизводит также задание режима работы программируемого параллельного интерфейса 5 ввода-вывода. Интерфейс

5 программируется для работы в режиме беэ стробирования с промежуточ1281

55 ным запоминанием информации в специальном буферном регистре.

Производится также программный сброс ложного прерыванйя, которое может поступить от формирователя 15 во время включения преобразователя.

После окончания выполнения программы начальной установки прямоугольные импульсы постоянно подаются с выхода конца счета первого счетчика 10 таймера 4 на вход полосового фильтра

6. Полоса пропускания фильтра 6 выбирается такой, чтобы в ее пределах находилась только первая гармоническая составляющая прямоугольных им- 15 пульсов. Поэтому на выходе фильтра

6 появляется напряжение, имеющее форму, близкую к синусоидальной.

Полученное на выходе фильтра 6 напряжение первой гармоники с помощью20 фазовращателя 7 поворачивается на угол,. близкий к 60, и поступает на вход усилителя 9 мощности.

Полученная таким образом двухфазная система напряжений U и U- c

25 усилителей мощности первой 8 и второй 9 фаз поступает соответственно на первые и вторые параллельно соединенные обмотки статоров блока 11 сельсинов. Третьи параллельно соеди- 30 ненные обмотки этих статоров соединены с общим цроводом источников напряжения U< и U

При таком подключении напряжения

А, В, С на трех обмотках статоров блока 11 сельсинов образуют трехфазную систему, причем

2о .Пг

3 о

20 -U< 40 (1) о1+02

В соответствии с методом симметричных составляющих эту систему можно разбить на системы прямой, обрат- ной и нулевой последовательностей

А = — (А+В+С);

1 (2)

А, = — (А+аВ+а С); (3)

А =, — (А+а В+аС), (4) где а — фазный множитель, равный

12т комплексному числу е

А,A„A — векторы напряжений нулевой, прямой и обратной последовательностей.

917 4

При выбранной схеме подключения обмоток статоров сельсинов вектор

А всегда равен нулю. о

Если модули векторов напряжений

U< и U равны, а угол между ними

60, вектор A обратной последовательности также равен нулю. В этом случае система напряжений на трех обмотках статоров блока Il сельсинов содержит только прямую последо- вательность напряжений, которая приводит к появлению в роторах этих

- сельсинов вектора магнитного поля, вращающегося по ходу движения стрелки циферблатных указателей при поступлении материала в грузоприемное устройство.

Если угол между векторами U, и U о не равен 60, то в системе напряжений, питающих обмотки сельсина, появляется обратная последовательность, вектор А которой можно определить согласно выражению (4). Это приводит к появлению в роторах сельсинов составляющей вектора магнитного поля, вращающегося в обратном направлении по отношению к вектору магнитного поля, наводимого токами прямой последовательности.

Пересекая обмотки роторов сельсинов, магнитные потоки прямой и обратной последовательностей наводят в них ЭДС индукции. Эти ЭДС для каждого из сельсинов определяются согласно уравнению

gñ(t) = E„, sin(zt+cp,-q)+ f „sin(-et+

+4,-÷), " (5) где Е>,, à — амплитуды ЭДС, наводимых магнитными потоками прямой и обратной последовательностей;

Ч,, Ч вЂ” начальные фазы ЭДС прямой и обратной последовательностей; (— угол поворота ротора сельсина относительно статора.

Напряжения U,,— Бс, снимаемые с обмоток роторов блока 11 сельсинов, преобразуются в импульсы прямой формы с помощью блоков 12 и 13 и поступают на входы мультиплексора 14 °

Ввиду высокого входного сопротивления нуль-органов блока 13 напряжения Ус, — Бс„ на выходных обмотках роторов каждого из сельсинов блока

ll можно считать равными наводимым в них ЭДС, определяемым выражением

12819

Сигналы на выходе нуль-органов

Un, — П„1»„! блока 13 нуль-органов представляют собой импульсы прямоугольной формы, передние фронты которых совпадают с моментами измене- 5 ния полярно ти напряжений с выхода фазовращателя U и с выходных обмо2 ток Uz — U,» роторов сельсинов с минуса на плюс, а задние фронты— с моментами изменения полярности 10 с плюса на минус.

Первый нуль †орг 10 преобразует синусоидальный сигнал, поступающий на его вход с фильтра б аналогично нуль-органам блока 13. !5

Импульсы прямоугольной формы

Uq — U»(n,i подаются на входы мультиплексора 14. С его помощью выход одного из нуль-органов блока !3 подсоединяется к входу формирователя 15 20 широтно-импульсного сигнала представления веса в соответствии с кодом, поступаюшим с интерфейса 5 на.адресные входы мультиплексора !4.

Мпкро-ЭВМ 1 преобразует интервал времени между передним фронтом импульса, поступающего с нуль †орга

10, и передним фронтом любого импульса, поступающего на информационные .30 входы мультиплексора 14, следующим образом. Микро-ЭВМ выполняет команды ,выдачи соответствующего кода адреса на выходы шин интерфейса 5, подключенные к адресным входам мультиплексора

14, в соответствии с которым к входу конца формирования формирователя 15 подключается один из выходов нульоргана блока 13 нуль-органов и сбрасывается второй счетчик таймера 4. 40

Затем. микро-3ВМ 1 с помощью интерфейса 5 программно генерирует импульс на одном из его выходов, подключенном к входу начала преобразования формирователя 15. Этот импульс сбра- 45 сывает сигнал конца преобразования на выходе формирователя 15 в нулевое состояние. Передний фронт сигнала начала формирования с выхода нульоргана 10 устанавливает единичное состояние широтнО-импульсного сигнала на выходе формирователя 15 и разрешает тем самым прохождение тактовых импульсов на вход второго счетчика таймера 4. Счет производится до появления переднего фронта сигнала конца формирования на входе формирователя 15. По этому сигналу сбрасывается в нулевое состояние широтно-импульс17 о ный сигнал и устанавливается в единичное состояние сигнал конца преобразования на выходах формирователя

15.

Микро-3ВМ 1 обнаруживает наличие сигнала конца преобразования и считывает код с второго счетчика таймера 4.

После выполнения программы начальной установки микро-ЭВМ 1 переходит к выполнению программы настройки и измерения.

Микро-ЭВМ 1 с помощью интерфейса

5 программно выдает на адресные входы мультиплексора 14 код адреса сигнала U и производит преобразование

Р интервала. времени между передним фронтом сигнала, поступающего с нульоргана !О, и передним фронтом сигнала U, в код. Этот код характеризует сдвиг по фазе синусоидального напряжения на выходе фазоврашателя 7 относительно напряжения первой гармоники на выходе фильтра б. Если угол о между этими напряжениями равен 60 то код сдвига относится к коду периода Н как 1/б. Далее производится сравнение истинного отношения К„/N с константой 1/6. Если это отношение больше указанного, то период N программно увеличивается путем записи в регистр первого счетчика таймера 4 двоичного кода, увеличенного на единицу. В противном случае этот период уменьшается на единицу. Учитывая, что угол поворота фазы напряжения на выходе фазовращателя 7 относительно входа зависит от частоты напряжения на входе и определяется выражением (2)

y2arctg 2ii fRC, (6) где f — частота напряжения на входе фазовращателя; ки С вЂ” сопротивление и емкость, используемые в схеме фазовращателя.

Указанная программа регулирует фазу ц> в соответствии с принципом отрицательной обратной связи таким образом, чтобы (= 60 . Это, в свою очередь, о приводит к тому, что амплитуда ЭДС

ЕА, наводимая магнитными потоками обратной последовательности pыражения (5), близка к, нулю. Тогда выражение (5) принимает вид -с() А, В режиме измерения микро-38М 1 с помощью устройства 5 rrpciраммно

1281917 выдает на адресные входы мультиплексора 14 код адреса сигнала U„(„„ передний и задний фронты которого совпадают с моментами перехода через нуль ЭДС, снимаемой с обмотки ротора п-го сельсина, и производит преобразование интервала времени между передним фронтом сигнала, поступающего с нуль-органа 10, и передним фронтом сигнала Б„(„„1 в код, как было рассмотрено ранее.

Начальной установкой ротора сельсина относительно статора, а также стрелки циферблатного указателя относительно ротора на этапе наладки 15 системы добиваются, чтобы при (р, равном нулю, ЭДС выражения (7) сов-! падала по фазе с напряжением первой фазы на выходе фильтра б. В этом случае ц, равно нулю. Приняв за на- 20 чало отсчета момент прохождения опорного напряжения через нуль, при из— менении его с плюса на минус код между передним фронтом напряжения на выходе нуль-органа 10 и передним 25 фронтом сигнала Б„(„„1 можно счи. тать как время t выражения (7), измеряемое в количествах импульсов К, поступивших во второй счетчик тайме— ра 4 за время преобразования, умно- 30 женное на период их следования Т при (p равном нулю. Учитывая, что в этот момент времени левая часть равенства (7) равна нулю, решая его относительного Ч, получим 35

q>= at= KT, (8)

Зная, что период синусоидального напряжения равен периоду счетчикагенератора.меандра таймера 4, находим

Ф о р мул а и з о б р е т е н и я

40 т.е

Рмакс q (10) м

50 где Рм „вЂ” максимальное значение веса по шкале циферблатного указателя;

PM — вес материала в бункере

О доэатора. 55

Подставляя в выражение (10) выражение (9) для д, получаем

Х

Рм Рма Kñ 1,1 с1 1) q ==2и— л

N (9)

Переходя от угла поворота стрелки циферблатного указателя к весу материала в бункере дозатора, получаем

Используя выражение (11) программа микро-ЭВМ 1, осуществляя режим измерения, вычисляет в конце своего выполнения значение веса дозы

Мно гоканальный элек три че с кий преобразователь для весов, содержащий микро †Э с шинами интерфейса, блок сельсинов, каждый из которых имеет обмотки статора и обмотку ротора, блок фильтров нижних частот, первый и второй нуль-органы, блок нуль-органов.и мультиплексор, причем каждый выход обмоток роторов блока сельсинов связан через соответствующий фильтр блока фильтров нижних частот и соответствующий нуль-орган блока нуль-органов с соответствующим входом мультиплексора, а выход второго нуль-органа соединен с первым входом мультиплексора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью ускорения преобразования, в него введены микропроцессор управления обменом с двунаправленными шинами, программируемый таймер, содержащий счетчикгенератор меандра и счетчик-таймер, программируемый параллельный интерфейс ввода-вывода с входными и выходными шинами, полосовой фильтр, фазовращатель, усилители мощности первой и второй фазы и формирователь .широтно-импульсного сигнала представления веса, причем шины интерфейса микро-3BN соединены с микропроцессором управления обменом, который соединен своими двунаправленными шинами с программируемым таймером и программируемым параллельным интерфейl сом ввода-вывода, выход счетчикагенератора меандра программируемого таймера соединен с входом полосового фильтра, выход которого соединен с входами усилителя мощности первой фазы, фазовращателя и первого нульоргана, выход первого нуль-органа

1 соединен с входом начала формирования формирователя широтно-импульсного сигнала представления веса, выход сигнала представления веса которого соединен с входом разрешения приема импульсов в счетчик-таймер программируемого таймера, выход фазовращателя соединен с входом усилителя мощности, второй фазы и входом второго нуль-органа, каждый выход

Составитель С. Накин

Редактор О, Бугир Техред Jl.oäeéíèê Корректор Т. Колб

Заказ 7252/37 Тираж 690 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

9 12819 усилителей первой и второй фаз соединен соответственно с первыми и вторыми параллельно соединенными обмотками статоров блока сельсинов, а выход мультиплексора соединен с входом конца формирования формирователя широтно-импульсного сигнала представления веса, выходные шины программиру17 1О емого интерфейса ввода-вывода соединены с адресным входом мультиплексора и входом начала преобразования формирователя широтно-импульсного сигнала представления веса, выход конца преобразования которого соединен с. соответствующей шиной интерфейса микро-ЭВМ.