Весы с автоматическим уравновешиванием

 

Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет повысить точность и скорость регулирования весов с автоматическим уравновешиванием нагрузки за счет оптимизации процесса успокоения колебаний чувствительного элемента весов во всем диапазоне взвешивания. Чувствительный элемент 1 под действием веса груза 3, установленного на чашку 2, смещает жестко с ним связанные катушку 8 электромагнитного компенсатора 7 и подвижную часть 11 датчика 12 разбаланса. Сигнал с датчика разбаланса после усиления в дифференцирующем 13 и интегрирующем 14 усилителях формирует в аналоговом сумматоре 17 компенсационный ток по первой производной, который подается в обмотку 9 электромагнитного компенсатора 7. Дополнительный ток, корректирующий колебания системы по второй производной, формируется из тех же сигналов с помощью квадратора 18 и дополнительного дифференцирующего усилителя 20. Квадратор 18 управляет элементом 19 переменной проводимости, включенным в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя 21, который вместе с постоянным резистором 22, регулирующим резистором 23 и конденсатором 24 определяет величину постоянной времени усилителя 20. Переменная составляющая сигнала, выделенная с помощью конденсатора 25, складывается в аналоговом сумматоре 17 с сигналами усилителей 13 и 14 и увеличивает скорость гашения колебаний подвижной системы весов. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 5 С 01 G 7/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4323680/24-10 (22) 02.11.87 (46) 07.01.90. Бюл. N I (71) Производственное объединение

"Ленинградский завод турбинных лопаток" им. 50-летия СССР (72) В.Л.Романов, Е.И.деньщиков и В,Н.Семенов (53) 681.269(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1276914, кл. G 01 G 7/04, 1986.

Авторское свидетельство СССР

N 1262294, кл. G 01 G 7/04, l986.

2 (54) ВЕСЫ С АВТОМАТИЧЕС!<ИМ УРАВНОВЕ-

ШИВАНИЕМ (57) Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет повысить точность и скорость регулирования весов с автоматическим уравновешиванием нагрузки за счет оптимизации процесса успокоения колебаний чувст вител ь ного элемента весов во всем диапазоне взвешивания. Чувствительный элемент 1 под действием веса груза 3, установленного на чашку 2, смещает >нестко с ним свя1534327

4 эанные катушку 8 электромагнитного компенсатора 7 и подвижную часть 11 датчика 12 разбаланса. Сигнал с датчика разбаланса после усиления в диф5 ференцирующем 13 и интегрирующем 14 усилителях формирует в аналоговом сумматоре .17 компенсационный ток по первой производной, который подается в обмотку 9 электромагнитного компенса- 10 тора 7. Дополнительный ток, корректирующий колебания системы по второй производной, Формируется из тех же сигналов с помощью квадратора 18 и дополнительного дифференцирующего уси-15

Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к весам ,для измерения массы и моментов с автоматическим уравновешиванием нагрузки, Цель изобретения - повышейие точности взвешивания и быстродействия.

На чертеже представлена функциоЮальная схема весов с автоматическим уравновешиванием.

Весы содержат чувствительный элемент 1 с грузоподьемной чашкой 2 для взвешиваемого груза 3, закрепленный на опорах 4 и 5, заделанных в основании б, и с электромагнитным компенсатором 7, содержащим катушку 8 с обмоткой 9, жестко связанной с чувствительным-элементом 1. Дпя ограничения перемещения чувствительного элемента

1 под грузом 3 весы снабжены упором 10. К чувствительному элементу 1 прикреплена подвижная часть 11 датчи 10 ка 12 разбаланса.

Кроме того, схема включает дифференцирующий усилитель 13, интегрирующий усилитель 14, аналого-цифровой преобразователь 15,, цифровой индикатор 16, аналоговый сумматср 17, квадратор 18, элемент управляемой проводимости 19 и дополнительный дифференцирующий усилитель 20, котсрый содержит операционный усилитель 21, постоянный

50 резистор.22, регулируемый резистор 23,, времяэадающий конденсатор 24 и разделительный конденсатор 25.

Квадратор служит для нелинейного управления величиной проводимости в пределах от О до оо и может быть реа лизован на схемах аналогового умножения на основе операционных усилителей с нелинейными элементами в цепи облителя 20, Квадратор 18 управляет элементом 19 переменной проводимости, включенным в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя

21, который вместе с постоянным резистором 22, регулирующим резистором

23 и конденсатором 24, определяет величину постоянной времени усилителя 20, Переменная составляющая сигнала, выделенная с помощью конденсатора 25, складывается в аналоговом сумматоре

17 с сигналами усилителей 13 и 14 и увеличивает скорость гашения колебаний подвижной системы весов. 1 ил. ратной связи. управляемая проводимость

19 может быть реализована на основе полевого транзистора, затвор которого соединен с выходом квадратора 18, а электроды транзистора (сток и исток) подключены параллельно к постоянному резистору 22.

Аналоговый сумматор 17 может быть выполнен на основе резистивного сумматора токов, подключенного к инвертирующему входу операционного усилителя,- цепь обратной связи которого с выхода на вход замкнута через резистор, определяющи% коэффициент его передачи и предназначен для суммирования сигналов уравновешивания и коррекции.

Дополнительный дифференцирующий усилитель 20 предназначен для формирования сигнала второй производной перемещения чувствительного элемента 1 и служит для коррекции измерительной системы по ускорению с автоматически оптимизируемой постоянной времени дифференцирования.

Весы работают следующим образом.

На чашку 2 накладывают измеряемый груз 3 и чувствительный элемент 1, подвешенный на опорах 4 и 5 смещается на величину до упора 10„ при этом с датчика 12 разбаланса поступает выходной сигнал Ue, на интегрирующий усилитель 14 и дифференцирующий усили гель 13.

Аналоговый выходной сигнал V èíтегрирующего усилителя 14 с постоянной времени интегратора начинает увеличиваться. При этом получает приращение и сигнал с выхода аналогового сумматора 17, вызывая нарастание по1

R +—

1 у — — — +R

Я Р

R +— и у остоянная

A где, С

5 1534 стоянной составляющей компенса ционного тока

Одновременно с этим сигнал Б ы„ поступает на вход дифференцирующего усилителя 13, постоянная времени кото5 рого выбирается из условия обеспечения заданной скорости отработки входного возмущения и необходимого запаса по устойчивости, что Вызывает прираще.1п ние напряжения U на выходе дифференцирующего усилителя 13, его знак и скорость нарастания определяют величину тока первой производной I«, возвращающего совместно с I„ чувствитель-15 ный элемент 1 к положению равновесия.

При прохождении подвижной системы (чувствительного элемента 1 с чашкой

2 и грузом 3) исходного положения равновесия со скоростью, определяемой ийерционностью подвижной системы и BB личиной корректирующего силового воздействия, пропорционального току I„, сигнал с датчика 12 разбаланса меняет знак на противоположный и соответст- 25 венно меняется направление тока I„„,, благодаря чему происходит гашение колебаний подвижной системы.

При большом различии масс ненагруженной и нагруженной подвижной системы в суммарный сигнал токовой компенсации системы автоматического уравновешивания вводится дополнительный сигнал коррекции подвижной системы по второй производной (по ускорению), формируемый дополнительным дифференцирующим усилителем 20 из сигнала коррекции по первой производной и добавляющий дополнительное авиловое воздействие, вызванное приращением напряжения U и пропорциональное току I повышающее суммарную скорость гашения собственных колебаний подвижной системы весов. Постоянная времени до45 полнительного дифференцирующего усили-теля 20 определяется времязадающей цепью по формуле и времени усилителя 20;

55 емкость времязадающего конденсатора 24; сопротивление постоянного. резистора 22>

327 6 сопротивление регулируе2 мого резистора 23;

Y, — величина проводимости элемента управляемой проводимости 19.

Величина сопротивления R регулируемого резистора 23 определяется при настройке времязадающей цепи дополнительного дифференцирующего усилителя 20 под индивидуальные параметры (собственную частоту) подвижной системы нагруженных конкретных весов.

Разделительный конденсатор 25 обеспечивает выделение переменной составляющей U> и подачу ее в аналоговый сумматор 17, исключая при этом дрейф выходного напряжения операционного усилителя 21.

При переходном процессе в начале взвешивания груза 3 на аналоговый сумматор 17 поступают на три входа его соответствующие напряжения, и выходной ток I с выхода аналогового сумматора 17 равен

+Ikn + кя о что обеспечивает быстрое успокоение колебательного процесса подвижной системы.

После успокоения колебательного процесса подвижной системы сигналы

Uq=O и U =O, следовательно, и токи

I О и I ö — Оу при этОм I =Iк .кп, кп к к, и сигнал U1 и ток I1,, протекающий

О через обмотку 9 компенсатора 7, пропорциональны взвешиваемой массе, значение которой в числовой Форме отображается на цифровом индикаторе 16.

Формула изобретения

Весы с автоматическим уравновешиванием, содержащие чувствительный элемент, снабженный электромагнитным компенсатором, выход обмотки которого связан с общей шиной питания и датчиком разбаланса, выход которого подключен к входам дифференцирующего и интегрирующего усилителей, аналогоцифровой преобразователь с цифровым индикатором, о т л и ч а ю щ и е. с я тем, что, с целью повышения точности взвешивания и быстродействия, в них

-введены аналоговый сумматор, квадратор, элемент управляемой проводимости в виде полевого транзистора и дополнительный дифференцирующий усилитель, причем выход интегрирующего уси1534327

Составитель A. Виноградов

Редактор С.Патрушева Техред N.Äèäûê Корректор о Ц»ле

Заказ 35 Тираж 416 Подписное

ВНИИХИ 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 лителя связан с первым входом аналогового сумматора. и через квадратор с затвором полевого транзистора, а его дополнительный выход подключен к. входу аналого-цифрового преобразователя, выход дифференцирующего усилителя связан с вторым входом аналогового сумматора и входом дополнительного дифференцирующего усилителя, выход которого связан с третьим входом аналогового сумматора, связанного с входом обмотки чувствительного элемента, при этом сток и исток полевого транзистора подключены параллельно постоянному резистору, включенному в цепь отрицательной обратной связи дополнительного дифференцирующего усилителя.