Цифровое силоизмерительное устройство

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения силы, веса и т.д. Целью изобретения является повышение быстродействия за счет уменьшения времени преобразования и точности за счет введения температурных поправок. Устройство содержит частотный датчик силы 1, сигнал которого преобразуется формирователем измерительного интервала 2 в измерительный интервал. В течение измерительного интервала импульсы с генератора тактовых импульсов 4 через элемент И поступают на накапливающий сумматор 5, который в совокупности с элементом И 8, реверсивным счетчиком 7 и постоянным запоминающим устройством (ПЗУ) 6, связанным со старшими разрядами счетчика 7, образуют линеаризующий преобразователь периода сигнала датчика 1 в ход. Температурная поправка образуется на выходе переноса счетчика 15, связанного с вычитающим входом счетчика 7, в результате сложения в сумматоре 13 аддитивной, определяемой при нажатии кнопки 19, поправки с выхода регистра 14, связанного с младшими разрядами счетчика 7 и мультипликативной поправки, табличные значения которой хранятся в ПЗУ 12 и извлекаются по кодам старших разрядов счетчика 7 и кодам на выхода аналого-цифрового преобразователя 11, входным сигналом которого является сигнал датчика влияющей температуры 10. Код измеренной величины с учетом поправки переписывается и хранится в выходном регистре 9. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 04 А1

Е ".ПИДНА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕНКЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4311208/24-10 (22) 30. 09. 87. (46) 23. 09. 89. Бюл. Р 35 (71) Московское научно-производствен— ное объединение "Измеритель" (72) В. В. Никитин, А.И. Журавлев, Б.И. Гальцов, В.П. Баранов, C.И. Граур, И.В. Корольков и С.Ю. Иванов (53) 531.781 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1(- 1258960, кл. С 01 G 3/142, 07.11.86.

Авторское свидетельство СССР

Р 1425458, кл. G 01 G 3/142,31.03.87. (54) ЦИФРОВОЕ СИЛОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения силы, веса и т.д. Целью изобретения является повышение быстродействия за счет уменьшения времени преобразования и точности за счет введения температурных поправок. . Устройство содержит частотный датчик силы 1, сигнал которого преобразуется формирователем измерительного интервала 2 в измери(su 4 С 01 С 3/142, С 01 L 1/l4

2 тельный интервал ° В течение измери— тельного интервала импульсы с генера— тора тактовых импульсов 4 через элемент И поступают на накапливающий сумматор 5, который в совокупности с элементом И 8, реверсивным счетчиком

7 и постоянным запоминающим устройством (ПЗУ) 6, связанным со старшими разрядами счетчика 7, образуют линеаризующий преобразователь периода сигнала датчика 1 в код . Температурная поправка образуется на выходе переноса счетчика 15, связанного с вычитающим входом счетчика 7, в результате сложения в сумматоре 13 аддитивной, определяемой при нажатии кнопки

19, поправки с выхода регистра 14, связанного с младшими разрядами счетчика 7 и мультипликативной поправки, табличные значения которой хранятся в ПЗУ 12 и извлекаются по кодам старших разрядов счетчика 7 и кодам на выходах аналого †цифрово преобразователя 11, входным сигналом которого является сигнал датчика влияющей температуры 10. Код измеренной величины с учетом поправки переписывается и хранится в выходном регистре 9. 3 ил.

604

55

3 1509

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для построения измерителей силы, весов и т.д.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия за счет формирования кода силы за время преоб1 азования частота-цифра и компенсации влияния температуры.

На фиг. представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы работы устройства; на фиг. 3 — вид характеристики частотного датчика и ее апроксимация, Устройство содержит частотный датчик 1 силы, формирователь 2 измери. тельного интервала (ФИИ), первый элемент И 3, генератор 4 тактовых им-" пульсов (ГТИ), накапливающий сумматор 5, первое программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ)

6, первый счетчик 7, второй элемент

И 8, первый регистр-защелку 9, датчик

10 температуры, аналого-цифровой пре— образователь (АЦП) 11, второе ППЗУ

12, комбинированный сумматор 13, второй регистр †защел 14, второй счетчик 15, одновибратор 16, триггер 17, третий элемент И 18, нормально замкнутую кнопку 19, четвертый элемент

И 20.

Устройство формирует код силы за время измерительного интервала и компенсирует аддитивную и мультипликативную составляющие температурной погрешности.

Устройство работает следующим образом.

На вход частотного датчика 1 подается измеряемое усилие, с выхода датчика 1 на вход ФИИ 2 поступает сигнал (фиг. 2а), период которого несет информацию об измеряемом усилии, ФИИ 2 формирует измерительный интервал (фиг. 2б), длительность которого составляет заданное число периодов сигнала датчика 1. Измерительные интервалы характеризуются положительным потенциалом на выходе ФИИ 2. Промежутки между измерительными интерва лами равны одному периоду сигнала датчика 1. По фронту сигнала на выходе ФИИ 2 устанавливается в начальное состояние первый счетчик 7 (при этом в него переписывается число начальной установки, скоммутированное на информационных входах) и сбрасывается накапливающий сумматор 5. Во время из5

45 мерительного интервала импульсы ГТИ 4 (фиг. 2в) поступают через первый элемент И 3 на стробирующий вход сумматора 5. При этом в последнем по спаду тактирующего импульса происходит суммирование его содержимого с кодом, поступающим с выходов первого ППЗУ 6.

При возникновении переноса (фиг. 2г) на выходе сумматора 5 по фронту тактирующего импульса, проходящего через второй элемент И 8 (фиг. 2д), произойдет инкремент содержимого первого счетчика 7. Код, поступающий на входы сумматора 5, выбирается из ППЗУ 6 по адресу, задаваемому комбинацией ш старших разрядов на выходе счетчика 7 (фи".2е).

Эта комбинация указывает номер подынтервала линеаризации градуировочной характеристики частотного датчика (фиг. За) . Каждому подынтервалу соответствует аппроксимированный линейный участок с углом наклона А, . В пределах i-го подынтервала при поступлении очередного тактового импульса к предыдущему значению кода силы (старшие, значащие разряды которого содержатся в счетчике 7, а младшие — в сумматоре) добавляется очередное приращение Д К„ в соответствии с наклоном характеристики на этом подынтервале. На границе поддиапазонов изменяется на единицу код m старших разрядов счетчика 7, благодаря чему в ППЗУ 6 происходит переход к следующей ячейке, в которой содержится код приращения, соответствующего новому поддиапазону. На выходах счетчика 7 все время имеется код силы, соответствующий количеству поступивших тактовых импульсов, таким образом, по окончании измерительного интервала имеем код измеряемой величины °

В течение измерительного интервала счетчик 7 может несколько раз пробегать диапазон своих значений (фиг. Зб), прежде чем выйти на рабочий диапазон. Выбор рабочего диапазона определяется числом начальной установки Ря счетчика 7.

При отклонении температуры от номинального значения код, сформированный по градуировочной характеристике (фиг. 3a), не соответствует требуемой (фиг. Зв), Отклонение имеет как аддитивный, так и мультипликативный характер.

5 150

Для компенсации адцитивной составляющей погрешности в устройстве предусмотрен реверс показаний счетчика 7 по значению кода, сформированного при нулевом (или другом известном) измерительном усилии. При этом нажатием на кнопку 19 разблокирует"я поступление стробирующего импульса с одновибратора 16 через элемент И 20 на управляющий вход записи регистра-защелки 14, который служит для хранения аддитивной поправки. По окончании измерительного интервала одновибратор 16 вырабатывает короткий импульс (фиг. 2ж), который проходит через элемент И 20 и стробирует запись кода с выходов группы P младших разрядов счетчика 7 в регистр-защелку 14 (фиг. 2д). При нулевом усилии этот код соответствует адцитивной погрешности датчика силы. Отпускание кнопки 19 блокирует запись в регистр 14, После чего можно снова производить измерения.

Значение мультипликативной погреш4 ности (фиг. Зг) определяется как значениями температуры,так и значением силы (по номинальной характеристике). 1(ак правило, эта составляющая имеет небольшую величину (1-4 двоичных разряда). Поэтому в устройстве применен табличный способ коррекции этой погрешности. Выделяется Q = 2 узлов в номинальной градуировочной характеристике. Для каждого i-го узла по предварительным данным градуировок вычисляется мультипликативная поправка Л Г; при некотором j ì значении температуры (либо величины, зависящей от температуры), причем — 1 — Q, j = 1 — R (R = 2 ). Значения величины, зависящей от температуры, получают от датчика 10 температуры и АЦП 11 в цифре. Таблица мультипликативных поправок хранится во втором ППЗУ 12 и каждое значение 6 Р„, адресуется r-разрядным кодом АЦП 11 (первая группа разрядов адреса) и

g-разрядным кодом старших разрядов счетчика 7.

Обе составляющие температурной погрешности суммируются на комбинационном сумматоре 13. По окончании измерительного интервала одновибратор 16 вырабатывает импульс, который поступает на управляющий вход предварительной установки счетчика 15 и записывает в него код суммарной погреш9604

35

5

55 ности. Одновременно устанавливается в единичное сост яние триггер 17 (фиг. 2и), в результате чего разблокируется поступление тактовых импульсов через третий элемент И !8 на «ычитающий вход счетчика 7 и вычитающий вход счетчика 15 (фиг. 2к). После поступления определенного числа импульсов, соответствующего суммарной температурной погрешности, на выходе

"(О" счетчика 15 появляется импульс, сбрасывающий триггер 17 в ноль, и реверс содержимого счетчика 7 прекращается. Таким образом на выходах последнего имеем. код силы с температурной коррекцией, который по следующему фронту сигнала на выходе М1И 2 перепишется в выходной регистр-защелку 9 (фиг. 2л).

Фо р мул а и з о б р е т е ни я

Цифровое силоизмерительное устройство, содержащее частотный дач глк си— лы, соединенный через формирователь измерительного интервала с первым входом первого элемента И, второй вход которого связан с выходом генератора тактовых импульсов, первый счетчик, первый регистр-защелку и первое программируемое постоянное за— поминающее устройство, причем выход формирователя измерительного интервала соединен с управляющим входом начальной установки первого счетчика и управляющим входом записи первого регистра-защелки, у которого входы связаны с .выходами перво го счетчика, а выходы являются выходами устройства, информационные входы начальной установки первого счетчика объединены в две группы, подключенные соответственно к шинам питания и общей шине, а группа выходов старших разрядов первого счетчика соединена с адресными входами первого программируемого постояííîro запоминающеro устройства,отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены накапливающий сумматор, информационные входы которого подключены к выходам первого программируемого постоянного запоминающего устройства, стробирующий вход связан с выходом первого элемента И, вход сброса соединен с выходом формирователя измерительного интервала, второй элемент И, выход которого подключен к суммирующему .

1509604 входу первого счетчика, первый вход соединен с выходом переноса накапливающего сумматора, а второй — с выходом первого элемента И, третий и четвертый элемент И, датчик температуры, подключенный к» входу аналогоцифрового преобразователя, второе программируемое постоянное запоминающее устройство, первая группа адресных входов которого связана с выходами аналого-цифрового преобразователя, а вторая — с группой выходов старших разрядов первого счетчика, второй регистр †защел, соединенный информа- 15 ционными входами с группой выходов младших. разрядов первого счетчика, а выходами — с входами первого слагаемого комбинационного сумматора, входы второго слагаемого которого 20 связаны с выходами второго программируемого постоянного запоминающего устройства, второй счетчик, информацио нные входы предварительной установкики ко торо ro подключены к выходам комбинационного сумматора, одновибратор, вход которого связан с выходом формирователя измерительного интервала, а выход — с управляющим входом предварительной установки второго счетчика и входом установки триггера, вход сброса которого соединен с выходом переноса второго счетчика, а выход подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход — с вычитающими входами первого и второго счетчиков, нормально замкнутая кнопка, соединяющая общую шину с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом одновибратора, а выход — с управляющим входом записи второго регистра-защелки.

1509604

higgs Яаке ну

Tjyyppg

Ъмн

Ъа

Ъака

Составитель А.Альшаев

Редактор С,Патрушева Техред М. Ходанич Корректор О.Ципле

Заказ 5790/32

Тираж. 660

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101