Тензометрическое цифровое устройство

 

Тензометрическое цифровое устройство относится к области весоизмерительной техники и может использоваться при взвешивании с высокой точностью. Устройство позволяет повысить быстродействие за счет компенсации эффекта запаздывающей деформации. Повышение быстродействия достигается путем алгебраического суммирования прогнозируемой величины запаздывающей деформации с текущим значением результата измерения. Прогнозируемая величина запаздывающей деформации формируется на выходе постоянного запоминающего устройства 13, реализующего функцию, приведенную в описании изобретения. Компенсация осуществляется только при устойчивом состоянии тензомоста, которое контролируется датчиками нагрузки 10 и разгрузки 11. Блок управления 9 сигналами со своих выходов обеспечивает управление режимом компенсации и работой всего устройства. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s G 01 G 9/00

ГОСУДАРСТВЕН-Ы Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ фс 4

О

ЬЭ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4725284/10 (22) 02.08. &9 (46) 15.08.91. Бюл, М 30 (71) Центральный научно-испытательный полигон — филиал "ВНИИСтройдормаша" (72) А,А.Волынкин и Ю.Ф.Тимин (53) 681.269 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1195261, кл. G 01 R 17/00, 1985. (54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ ЦИФРОВОЕ

УСТРОЙ СТВО (57) Тензометрическое цифровое устройство относится к области весоизмерительной техники и может использоваться при взвешивании с высокой точностью. Устройство позволяет повысить быстродействие за счет

„,5U 1670422 А1 компенсации эффекта эапаздывающей деформации. Повышение быстродействия достигается путем алгебраического суммирования прогнозируемой величины эапаэдывающей деформации с текущим значением результата измерения. Прогноэируемая величина запаэдывающей деформации формируется на выходе постоянного запоминающего устройства 13, реализующего функцию, приведенную в описании изобретения. Компенсация осуществляется только при устойчивом состоянии тензомоста, которое контролируется датчиками нагрузки 10 и разгрузки 11. Блок управления 9 сигналами со своих выходов обеспечивает управление режимом компенсации и работой всего устройства, 1 э.п, ф-лы, 3 ил.

1670422

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано в тенэометрических весах при взвешивании с высокой точностью, Цель изобретения — повышение быстродействия за счет компенсации эффекта запаэдывающей деформации тенэомоста.

На фиг. 1 представлена функциональная схема тензометрического цифрового устройства; на фиг, 2 — блок управления; на фиг. 3 — диаграмма выходных сигналов блока 9 управления.

Схема содержит тензомост 1, источник

2 питания. предварительный усилитель 3, время-импульсный преобразователь 4, элемент И 5, генератор 6, линию 7 задержки, содержащей п-последовательно соединенных регистров, счетчик 8, блок 9 управления, датчик 10 нагрузки, датчик 11 разгрузки, элемент ИЛИ 12, постоянное запоминающее устройство 13, узел 14 вычисления разности кодов, блок 15 памяти, сумматор 16.

Функциональная схема блока 9 управления тензометрического цифрового устройства содержит двоичный счетчик 17, и-разрядный счетчик 18, триггеры 19 и 20, элементы НЕ 21, 22 и 23, элемент ИЛИ 24, элементы И 25 и 26 и линию 27 задержки, содержащую 2 к-последовательно соединенных инверторов.

Устройство работает следующим образом, Тензомост 1 при подаче на него питающего напряжения от источника 2 питания, формирует на своем выходе напряжение живых, пропорциональное массе измеряемого груза М» Нап ряжение U»x. усиливается в предварительном усилителе 3 и преобразуется время — импульсным преобразователем 4 в интервал времени At, пропорциональный М >, при подаче íà управляющий вход преобразователя 4 сигнала St.

Совпадение на первом и втором входах элемента И 5 управляющего сигнала 1 и интервала времени Лт разрешает поступление счетных импульсов генератора 6 по третьему входу элемента И 5 на вход счетчика 8. Счетчик 8 считает число поступаемых импульсов и формирует на выходе код Nva., соответствующий числу сосчитанных импульсов.

Поскольку интервал A t пропорционален Ов х и М„., то код N» на выходе счетчика 8 пропорционален М».

Код Мну„ формируе>алый по окончании сигнала 5> на выходе счетчика 8, поступает на вход линии 7 задержки. первые входы

55 узла вычисления разности кодов 14 и сумматора 16, Нахождение тенэомоста 1 в одном иэ устойчивых состояний (нагруженном или разгруженном) фиксируется датчиком 10 нагрузки и датчиком 11 разгрузки, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ

12. Сигнал S4 с выхода элемента ИЛИ 12, сигналиэирующий об устойчивом состоянии тенэомоста 1, поступая на дополнительный вход блока 9 управления, разрешает выдачу блоком 9 управления сигналов Я и Sg

Отсутствие сигнала Sq на управляющем входе узла 14 вычисления разности кодов вызывает на его выходе код N = О, который, поступая на адресные входы постоянного запоминающего устройства 13, вызывает на информационных выходах постоянного запоминающего устройства 13 код Np = О. 8 результате код N c, выхода счетчика 8 поступает на вход блока 15 памяти, в котором при подаче сигнала S на управляющий вход фиксируется результат измерения массы груза М».

Код М», поступаемый на вход линии 7 задержки формирует на выходе код М» с задержкой на время г = и Ab, где n — число регистан»в в линии задержки 7; Ь1 — время по«учения очередного кода N»

Задержка кода N„> на время г в линии 7 задержки обеспечивается тем, что на все управляющие входы и-последовательно соединенных регистров поступает управляющий сигнал, который формирует блок 9 управления после окончания сигнала Si (фиг. 3). При этом по сигналу S2 код с и-1 регистра переписываешься в п-ый регистр.

Через время т, после прихода весов в устойчивое состояние, блок 9 управления выдает сигнал Sp по которому на выходе узла 14 вычисления разности кодов формируется код Л М .

Л Г 1» N»(i-г), где i — индекс текущего значения результата измерения;

И»л-,) -- задержанное на время значение результата измерения М».

Код ANi, поступая на адресные входы

ПЗУ 13, формируе-, на его информационных выходах код AN"Р. Преобразование

Л Ni" Р = F(A Ni) происходит путем табличного соответствия определенных значений кодов ANi определенным значениям кодов

AN nP

Уменьшение времени измерения на время влияния запаэдывающей деформации в предлагаемом устройстве достигается за счет прогнозирования окончательной величины этой дефорл ации по величине Л Nt

1670422 на выходе узла 14 вычисления разности кодов. При этом прогнозирование должно удовлетворять уравнению:

ЛЬГ =lim N»i — N»i =F (ANi). ! -+ CO

Иэ-эа непрерывно затухающего во времени характера эффекта запаздывающей деформации этот эффект с высокой точностью описывается экспоненциальной функцией E(t)1, где а — коэффициент, определяющий тип тензомоста. Определение на выходе узла 14 вычисления разности кодов кода Л Ni является определением на конечном интервале времени t зна ения эффекта запаздывающей деформации Л r что позволяет однозначно определить функцию преобразования F(Л N;)

Л =Л =) - - — )-"-(+t)—

) (1 — I j=r)1 I ) — а» ° — а -- а»

F (. Л Ni ) = F (Л г. ) =- Л»: . 1 — I

= Де/R, где R =1 — l,а=сопи, t = COASt

В сумматоре 16 производится суммирование окончательного значения прогноэируемой величины запаздываюгцей деформации с кодом т к> ще»о значения измеряемой массы N,çi. Р» "i льтат cyi-,1ирования фиксируется блок» м 15 памяти при подаче на его управ, я.ощип вход сигнала 5"блока 9 управления.

Коэффициент г различен при нагружении и разгрузке тензсмсста 1. Поэгому этот коэффициент определяется опыт;-ь м путем для определенного типа тенсмсста 1 при нагружении весов номинальной массой и последующеи его раэгрузкои.

При разгрузке тензсмоста 1 из-за эффекта запаздыва»о»цей деформации, Низ! < Мяз(1-n). ЧТО П Н" Вод1 т К ГсдЭЧЕ На адресные входы ПЗУ 13 обратного кода

Лйь который вызывает формирование на информационных выходах постоянного запоминающего устройства 13 обратный код

Л Ni "Р. При этом в сумматоре 16 происходит вычитание из кода й»; кода ЛМ "Р, чтс позволяет скорректировать результат измерения разгруженного тензомоста 1 на прогноэируемую величину запаздывающей деформации.

Число регистров в линии 7 задержки выбирается таким, чтобы велич 1» а задержки г обеспечивала значение ЛМ » 0 при минимально необходимой (с точки "рения требуемой точности) величине Л Ч! "Р, Величина уменьшения времени измерения т, в

2"

55 предлагаемом устройстве п ри этом определяется т, = тд — t.

Блок 9 управления работает следующим образом.

Двоичный счетчик 17 отсчитывает заданное число импульсов генератора 6 и формирует на своем выходе импульс, который изменяет на противоположное состояние триггера 19, установленного в счетный реж м. Сигнал с прямого выхода триггера 19 является сигналом 1 блока 9 управления, а сигнал с инверсного выхода триггера 19. при совпадении на элементе И 25 с выходным импульсом двоичного счетчика 17, является сигналом Sz блока 9 управления.

Обьединение элементом* *) ИЛИ 24 сигналсв 51 и Sz и дальнейшее инвертирование элементом НЕ 23 выходного сигнала элемента И,г)И 24 позволяет формировать сигнал 8з блока 9 управления для установки счетчика 8 в нулевое состояние.

Отсутствие сигнала S4 на дополнительном входе блока 9 управления удерживает посредством элемента НЕ 21 и-разрядный счетчик 18 и триггер 20 в нулевом состоянии.

При этом блокируется выдача сигналов Ss u

S5 блоком 9 управления. С приходом сигнала S. л-разряднь»й счетчик 18 через элемент

НЕ 22 отсчитывает и-сигналов S1 триггера

19, затем сигналом со своего выхода уста».авливает триггер 20 в единичное состояние. Одновременно и-разрядный счетчик 18 сигналом с выхода, ко1орый поступает на его вход Ч, запрещает дальнейший счет импульсов по своему входу С.

Сигнал с прямого выхода триггера 20 разрешает через элемент И 26 выдачу блоком 9 управления сигнала S5, который аналогичен сигналу Sg. Сигнал Яв блока управления является сигналом S5, задержанным на время тз =- S< т;., где т, — время срабдгывания одного элемента НЕ в линии

"7 задержки.

Задержка сигнага S5 относительно сигнала )4 и-разрядным счетчиком 18 необходи.ла для формирования на выходе линии 7 задержки кода N (i-n), который соответствует установившемуся состоянию тенэомоста 1.

Введение в блок 9 управления линии 27 заде ржки определяется необходимостью разделения во времени момента определения N в узле 14 вычисления разности кодов и фиксацией прогнозируемого результата измерения в блоке 15 памяти. Время tg является суммарным временем срабатывания постоянного запоминающего устройства 13 и сумматора 16 и задается числом к-пар элементов НЕ в линии 27 задержки.

1670422

Таким образом, компенсация эапаздывающей деформации в предлагаемом тензометрическом цифровом устройстве позволяет повысить быстродействие при измерениях масс с высокой точностью за счет прогнозирования величины эапаэдыеающей деформации, Формула изобретения

1. Тензометрическое цифровое устройство, содержащее последовательно соединенные тенэомост, диагональ электропитания которого соединена с выходом источника электропитания, предварительный усилитель и время — импульсный преобразователь, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора и входом блока управления, а выход — с входом счетчика, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, блок памяти, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, за счет компенсации запаздывающей деформации тенэомоста, в него введены элемент

ИЛИ, сумматор, узел вычисления разности кодов, постоянное запоминающее устройство, линия задержки, датчики нагрузки и разгрузки, выходы которых соединены с входами злемента ИЛИ, выход которого соединен с дополнительным входом блока управления, первые входы сумматора. узла вычисления разности кодов и вход линии задержки соединены с еыходом счетчика, управляющий вход линии задер1.ки coàäè нен с вторым выходом блока управления, выход линии задержки соединен с вторым входом узла вычисления разности коров, выход которого через постоянное запоминающее устройство соединен с вторым еходом сумматора, вход блока памяти соединен с выходом сумматора, управляющие входы узла вычисления разности кодов и блока памяти соединены соответственно с

5 третьим и четвертым выходами блока управления, пятый выход которого соединен с третьим входом элемента И и управляющим входом время-импульсного преобразователя.

1О

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ее я тем, что, блок управления содержит двоичный счетчик, вход которого соединен с входом блока управления, выход — со счет15 ным входом первого триггера и первым входом первого элемента И, прямой выход первого триггера соединен с первым входом элемента ИЛИ, через первый элемент

Н Е со счетным входом и-разрядного счетчи20 к, е орой вход первого элемента И соединен с инверсным выходом первого триггера и его установочным входом, выход — с первым входом второго элемента И, вторым входом элемента ИЛИ, выход которого че25 рез второй элемент НЕ соединен с первым выходом блока управления, второй выход

Y0T0pot.o — с выходом nepeoro элемента И, допол1 .т "льный вход блока управления через третий элемент НЕ соединен с входами

РС сброса и разрядного счетчика и второго триггера. устеноеочныи вход которого соединен с выходом и управляющим входом и разрядного счетчика, второй вход второго элемента N соединен с прямым выходом

35 нгоро-о триггера, а выход — с третьим выходом блока управления и через линию задержки с четвертым выходом блока управ ения, пятый выход которого соединен с прямым выходом первого триггера, 1

1670422

° ° ° ° °

Составитель М.Селуянов

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор С.Ч .они

Редактор А.Долинич

Заказ 2739 Тираж 319 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям a i ГКНТ СССР

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

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