Цифровые весы

 

Изобретение относится к области информационно-измерительной техники. Цель изобретения - повьшение быстродействия весов. Весы содержат чувствительный элемент 1, грузоприемиую площадку 2 с грузом 3, систему 4 подвески, преобразователь 5 некомпенсации , состоящий из светодиода 6, фотоприемника 7 и щелевой диафрагмы 8, магнитную систему 9, состоящую из постоянного магнита 10 и измерительной катушки 11, регистр, генератор 13, делитель 14 частоты, генератор 15, счетчик 16, компаратор 17, ключ 18, источник 19 тока компенсации груза и источник 20 компенсации тары, сумматор 21 и устройство 22 синхронизации . Введение новых элементов и образование новых связей между злементами устройства позволяют производить непосредственное преобразование сигнала некомпенсации в сигнал уравновешивания . Частота следования импульсов на выходе компаратора 17 определяется из соотношения между частотой следования импульсов и собственной частотой подвижной части весов , чтобы обеспечить малую погрешность от пульсаций на выходе весов. 1 3.п. ф-лы, 3 ил. i (Л о in ю чЭ СО со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Ai (19) (11) (5D4G01 G 7 02

1

Ф з E ß

ЗСГ а

ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 4019412/24" 10 (22) 10. 02. 86 (46) 15. 11. 87. Бюл. У 42 (71) Ленинградский политехнический институт им. И.И.Калинина (72) В.Г. Кнорринг, Л. К. Рукина и В.С. 11оисейчен ко (53), 681.269 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 742719, кл. G Ol G 23/36, 1980.

Авторское свидетельство СССР

1l 966502, кл. С Ol G 7/02, 1982. (54) ЦИФРОВЫЕ ВЕСЫ . (57) Изобретение относится к области информационно-измерительной техники.

Цель изобретения — повышение быстро- действия весов. Весы содержат чувствительный элемент. 1, груэоприемную площадку 2 с грузом 3, систему 4 подвески, преобразователь 5 некомпенсации, состоящий из. светодиода 6, фотоприемника 7 и щелевой диафрагмы 8, магнитную систему 9, состоящую иэ постоянного магнита 10 и измерительной катушки 11, регистр, генератор 13, делитель 14 частоты, генератор 15, счетчик 16, компаратор 17, ключ 18, источник 19 тока компенсации груза и источник 20 компенсации тары, сумматор 21 и устройство 22 синхронизации. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяют производить непосредственное преобразование сигнала некомпенсации в сигнал уранновешивания. Частота следования импульсов на выходе компаратора 1.7 определяется из соотношения между частотой следования импульсов и собственной частотой подвижной части весов, чтобы обеспечить малую погрешность от пульсаций на выходе весов.

l зепе флы 3 иле

1 135223

Изобретение относится к информационно. -измерительной технике и может найти применение в различных областях, связанных с измерением массы с> тел.

Цель изобретения — повышение быстродействия весов путем непосредственного преобразования сигнала некомпенсации в сигнал уравновеши- 10 вания.

На фиг. 1 изображена структурная схема весов;на фиг.2 и 3 — функциональная схема устройства синхронизации и его временная диаграмма.

Весы содержат чувствительный элемент 1 с грузоприемной площадкой 2 и грузом 3, систему 4 подвески, преобразователь 5 некомпенсации, состоящий из светодиода 6, фотоприемника 7 и щелевой диафрагмы 8, магнитную систему 9, состоящую из постоянного магнита 10 и измерительной катушки ll, регистр 12, управляемый генератор 13, делитель 14 частоты, опорный генератор 15, циклический счетчик 16, компаратор 17, ключ 18, источники тока компенсации груза 19 и компенсации тары 20, сумматор 21, устройство 22 синхронизации, состоящее из двух элементов И 23, 24 и регулируемого одновибратора 25, и отсчетное устройство 26.

Чувствительный элемент 1 механически связан с измерительной катушкой ll магнитной системы 9. Выход преобразователя некомпенсации 5 соединен с входом управляемого генератора 13. Выход опорного генератора 15 подключен через циклический счет« чик 16, фазовый компаратор 17,ключ 18

40 и сумматор 21 к выводу измерительной катушки 11 магнитной системы 9. Выходы источников тока компенсации груза !9 и компенсации тары 20 соединены соответственно с вторыми входами

45 ключа 18 и сумматора 21 ° Информационный выход циклического счетчика 16 соединен через регистр 12 с одноименным входом отсчетного устройства 26, а выход управляемого генератора 13 подключен к входу делителя 14 частоты, выход которого соединен со вторым входом фазового компаратора 17 и первым входом устройства синхронизации

22, подключенного своим вторым входом и выходом соответственно к выходу опорного генератора и счетному входу регистра 12.

3 2

Первый вход устройства синхронизации 22 соединен с первым входом второго элемента И 24, выход которого подключен к выходу устройства 22 син! хронизации и входу регулируемого одновибратора ?5, подключенного своим выходом к первому входу первого элемента И 23, а второй вход устройства синхронизации 22 соединен с вторым входом элемента И 23, выход которого подключен к второму входу элемента И 24.

Весы работают следующим образом.

Предварительно в процессе изготовления и поэлементной .настройки весов частоту управляемого генератора 13

К „ регулируют при нулевом управляющем напряжении до выполнения условия

Й г fо !И . M<6 где f — частота следования импульсов на выходе опорного генератора 15;

N, И< — числа импульсов на выходах соответственно делителя 14 частоты и циклического счетчика 16.

Выходной ток источника 20 тока компенсации тары регулируют при отсутствии груза 3 на грузоприемной площадке 2 и запертом ключе 18 до достижения равновесия подвижной части весов, при котором выходное напряжение преобразователя некомпенсации 5

Uù, равно нулю.

При включении настроенных таким образом весов между сигналами равных г частот -- -- и — — — на входах фазо1111 1!б вого. компаратора 17 вначале возникает произвольный фазовый сдвиг, и импульсы на первом входе фазового компаратора 17 оказываются задержанными по отношению к импульсам на его втором.входе, следующим с постоянным пе! 6 риодом Т = — - — в некотором интерваi0ле. На выходе ключа 18 получают импульсы тока, создающие в катушке 11 компенсатора дополнительную силу, Л1 пропорциональную среднему току I-----0 т

При этом равновесие нарушается, становится Б„„ v 0 и частота fear возрастает, что приводит в свою очередь к уменьшению задержки Q t и уменьшению

ht среднего тока I — —. Этот процесс за0 т

40 систему, механически связанную с чувствительным элементом, отсчетное устройство, управляемый генератор, опорный генератор, циклический счетчик, 45 фазовый компаратор, ключ, источники тока компенсации груза и компенсации тары и сумматор, причем выход преобразователя некомпенсации соединен с входом управляемого генератора, вы50 ход опорного генератора подключен через циклический счетчик, фазовый компаратор,-ключ и сумматор к входу магнитной системы, а выходы источников тока компенсации груза и компенсации тары соединены соответственно с вто55 рыми входами ключа и сумматора, о тл и ч а ю щ и е с я тем, что, с целью повышения быстродействия путем непосредственного преобразования

3 13 канчивается, когда устанавливается

ht = О, U„ = О и частота f „ возвращается к первоначальному значению, что является исходным состоянием для последующего взвешивания.

В режиме измерения, при установлении груза 3 массой m„, = const на грузоприемную площадку 2, чувствительный элемент 1 смещается, на выходе преобразователя некомпенсации 5 появляется сигнал, в результате чего на выходе делителя 14 частоты частота foal,ö, становится равной вык бык х д х частоты, пропорциональное значению сигнала разбаланса. При изменении частоты Евык Относительно Йвык менЯютсЯ вык, еык фазовые соотношения между последовательностями импульсов, следующих по выходам элементов 14 и 16. Фазовый сдвиг на входе фазового компаратора 17 (а значит и средний ток в катушке 11) нарастает до тех пор, пока чувствительный элемент 1 не займет исходное состояние. При этом уста <овится Равенство Евык, вык ° к — О и накопленный за время переходного процесса t„ фазовый сдвиг Ь Ч к сер

2вйкдс на выходе фазового комо ь, паратора 17 станет равным 2h †-с- — .

Т

Установившийся фазовый сдвиг преобраI зуется в код с помощью устройства 26 синхронизации и регистра 27.

При отсутствии сигнала на выходе элемента И 24 1фиг. 2) на выходе регулируемого одновибратора 25 устанавИ ll ливается разрешающий потенциал 1 и от опорного генератора 15 через элемент 23 на вход элемента 24 поступают импульсы опорной частоты. В момент появления импульса на выходе делителя 14 на выходе элемента 24 появляется синхроимпульс, запускающий одновибратор 25, который устанавливает потенциал иОи на входе элемента 23, в результате чего на выходе элемени та 23 устанавливается сигнал 0 и на выходе элемента 24 импульсы отсутствуют. Постоянная времени одновибратора 25 определяет таким образом время индикации, а возможность регулирования одновибратора 25 позволяет изменять время индикации. При таком способе получения цифрового отсчета код в циклическом счетчике 16 подобен точной линейке, число градаций кото52233

4 рой равно М„, начало счета синхромакс низировано с началом интервала Qt> а конец интервала ht засекает на этой линейке кодовую комбинацию аИ, соот5 ветствующую Q C которая и индицируется на отсчетном устройстве 28.

Чтобы получить необходимую точность отсчета, емкость циклического счетчика 16 необходимо выбирать исходя из заданной цены деления и пределов измерения весов. При этом частота сигнала на входе фазового компаратора 17 равна частоте опорного генератора 15, деленной на максимальное значение емкости циклического счетчика 16. Частота следования импульсов на входе фазового компаратора 17, определяется из соотношения между частотой следования импульсов и собственной частотой подвижной части ве- сов, чтобы обеспечить малую погрешность от пульсаций на выходе весов (погрешность в пределах разрешающей

cnoco6HocTH) °

Например, при N = 1О (пять знаков отсчета весов), Увы„ = 100 Гц, fo = 10 Гц, felix = 1ОО Гц и при использовании стандартного управляемого генератора 13 ПНЧ типа KP 1108ПП1 с

5 9 начальной частотой 10 Гц, Nlq = 10

В номинальном режиме работы ПНЧ дрейф нуля весов минимален.

Фо р мул а из о б р е т е н ия

1. Цифровые весы, содержащие чувствительный элемент с грузоприемной площадкой и системой подвески, преОбразователь некомпенсации, магнитную

13522 к бходу синхр. Р7 сто

Pun. 2

Р юг цндцкацци

4 иг. 5

Составитель С. Шакин

Техред М.Моргентал

Редактор М.Товтин

Корректор И.Муска

Заказ 5553/36 Тираж 694 Подписное

ВКИИПИ 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

У сигнала некомпенсации в сигнал управления, в них введены регистр, делитель частоты и устройство синхрониза ции, причем информационный выход циклического счетчика соединен через регистр с одноименным входом отсчетного устройства, а выход управляемого генератора подключен к входу делителя частоты, выход которого соединен с вторыми входами фазового компарато- 10 ра и первым входом устройства синхронизации, подключенного своим вторым входом и выходом соот,ветственно к выходу опорного генератора и счетному .входу !5 регистра.

33 6

2. Весыпо п. 1, отличающ и е с я тем, что их устройство синхронизации содержит первый и второй элементы И и регулируемьш одновибратор, причем первый вход устройства синхронизации соединен с первым входом второго элемента И, .выход которого подключен к выходу устройства синхронизации и входу регулируемого одновибратора, подключенного своим выходом к первому входу первого элемента И, а второй вход устройства синхронизации соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к втором у входу второго элемента И.