Устройство для дистанционного измерения массы

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)э G 01 G 23/32

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОТЕ (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4869485/10 (22) 06,08.90 (46) 15.01.93 Бюл. N. 2 (75) С.П, Тарханов (56) Патент США N 4328494, кл. G 08 G 19/16, опублик. 1982.

Патент Великобритании ¹ 2213837, кл.

G 01 0 5/26, опубл. 1984, Патент США ¹ 4041289, кл, G 01 G 9/00, опубл. 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ МАССЫ (57) Использование: измерительная техника. Цель: повышение удобства в эксплуатации. Сущность изобретения: устройство состоит из двух автономных модулей (1, 2).

Изобретение относится к весоизмерительной технике с передачей результата измерения на дистанционно удаленный пункт.

Известно устройство для дистанционного измерения веса автомобилей, содержащее преобразователь веса в аналоговый сигнал и устройство для периодического преобразования аналогового сигнала в N-разрядный цифровой код, с помощью электропроводки соединенное с дистанционным устройством обратного преобразования N-разрядного цифрового кода в непрерывный аналоговый сигнал, отображаемый визуальным индикатором.

Недостатком известного устройства является необходимость использования для передачи информации на удаленный пункт электропроводки, что в жестких условиях эксплуатации, например, в полях электромагнитных импульсных помех, приводит к искажению результатов измерения.

„, . Ж„„1788444 А1

Первый автономный модуль (1) установлен между взвешиваемым грузом и крюком-подвесом груза и содержит 1 чувствительный элемент (3), 1 преобразователь (4) напряжение-частота 1, формирователь (5) временного интервала и 1 блок (8) импульсного питания с 1 гаэоразрядной лампой-вспышкой (13). Второй автономный модуль (2) выполнен в виде переносного блока измерения временного интервала между световыми вспышками и содержит 1 фотодиод (14), 1 генератор (15) эталонных импульсов, 1 формирователь (16) импульсов, 1 элемент И (17), 1 счетчик (18), 1 дешифратор (19) и 1 индикатор {20), 3 — 4 — 5 — 8 — 13, 14 — 1617 — 18 — 19-20, 15 — t7, 1 з.п. ф-лы, 5 ил, Известно устройство, содержащее чувствительный элемент, частота колебаний которого изменяется пропорционально измеряемому параметру, источник светового излучения, установленный на станции управления и соединенный первой оптической линией связи с чувствительным элементом, и измеритель частоты модуляции излучения, соединенный второй оптической линией связи с чувствительным элементом.

В данном устройстве влияние электромагнитных помех сведено к минимуму. Однако реализация такого устройства достаточно сложна, а кроме того требуется жесткая привязка наблюдателя к определенному месту из-за наличия линий связи„ между обьектом измерения и станцией управления.

Прототипом выбрано устройство для дистанционного измерения веса, содержащее чувствительный элемент, связанный с

1788444 ним преобразователь напряжение-частота, соединенный выходом с формирователем временного интервала, и блок измерения временного интервала, выполненный в виде последовательно соединенных генератора имйульсов эталонной частоты, элемента

И, счетчика, дешифратора и индикатора.

Недостатком устройства является неудобство в эксплуатации, обусловленное следующим. Для дистанционного измерения необходимо либо вынесение индикатора в зону наблюдения с помощью кабельной линии связи, либо выполнение индикаторного табло больших размеров при размещении

его в зоне измерения, Наличие мощных импульсных электромагнитных помех исключает использование кабельной линии связи.

Использование же крупномасштабного индикаторного табло, снабженного электромагнитной защитой от импульсных помех в непосредственной близости от взвешиваемого объекта накладывает ограничения на местоположение наблюдателя, который должен находиться строго с лицевой стороны табло, Световые блики или яркое освещение в помещении, где производится измерение, затрудняют считывание информации, Целью изобретения является повышение удобства в эксплуатации.

Цель достигается тем, что в устройстве для дистанционного измерения веса, содержащее чувствительный элемент, связанный с ним преобразователь напряжение-частота, выходом соединенный с формирователем временного интервала, и блок йзмерения временного интервала, выполненный в виде последовательно соединенных генератора импульсов эталонной частоты, элемента И, счетчика, дешифратора и индикатора, согласно изобретению, введены блок импульсного питания с газоразрядной лампой — вспышкой, первым и вторым входами соединенный с первым и вторым выходами формирователя временного интервала, а в блок измерения временного интервала введены последовательно соединенные фотодиод и формирователь импульсов, выходом подключенный к другому входу элемента И, при этом чувствительный элемент, преобразователь напряжение-частота, формирователь временного интервала и блок импульсного питания с газоразрядной лампой-вспышкой установлены в автономном модуле между взвешиваемым грузом и крюком-подвесом груза, а блок измерения временного интервала выполнен в виде автономного переносного модуля. тоты, делителя частоты, переключателя, триггера и счетчика, при этом выход генератора эталонной частоты подключен ко входу делителя частоты и через переключатель — к счетному входу счетчика, установочный вход которого соединен с выходом триггера, а вход изменения направления счета — с первым входом триггера, управляющим входом переключателя, выходсм делителя частоты и является первым выходом формирователя временного интервала, вторым выходом которого является выход счетчика, подключенный к второму входу триггера, а входом — другой вход переключателя, На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, на фиг. 2 — схематично показано размещение автономных модулей устройства относительно друг друга; на фиг, 3 — формирователь временного интервала; на фиг, 4— блок импульсного питания; на фиг, 5 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства. устройство для дистанционного изме5

20 рения веса (фиг, 1) содержит передающий автономный модуль 1 и приемный автономный модуль 2. В состав передающего модуля 1 входит чувствительный элемент 3, связанный с ним преобразователь 4 напряжение-частота, формирователь 5 временного интервала пропорционального частоте с двумя выходами 6 и 7, блок 8 импульсного питания с выходами 9 и 10 и выходами 11 и

12 и газоразрядная лампа 13. Выход преоб30 разователя 4 подключен ко входу формирователя 5, выходы 6 и 7 которого соединены со входами 9 и 10, соответственно, блока 8, подключенного выходами к электродам газоразрядной лампы 13. Приемный автономный модуль 2 содержит фотодиод 14, генератор 15 эталонных импульсов, формирователь 16 импульсов, элемент 17 И, счетчик 18, дешифратор 19, индикатор 20. Входы элемента 17 И подключены к генератору 15

40 эталонных импульсов и формирователя 16, а выход — ко входу счетчика 18, выход котоooto через дешифратор 19 подключен к индикатору 20.

Передающий модуль 1 выполнен в виде переходника между подвесом груза 21 и

50 крюком 22 подьемного крана. Автономный приемный модуль 2 может устанавливаться на значительном удалении от места взвешивания при наличии открытого оптического канала между газоразрядной лампой 13 и

55 фотодиоды 14 (фиг. 2).

Формирователь 5 временного интервала пропорционального частоте (фиг. 3) соФормирователь временного интервала держит генератор 23 эталонной частоты с выполнен в виде генератора эталонной час- делителем 24 частоты, управляемый пере1788444 ключатель 25, триггер 26 и счетчик 27 с изменяемым направлением счета. Выход генератора 23 подключен ко входу делителя

24 частоты и к первому входу переключателя 25, второй вход которого служит входом формирователя 5, а выход подключен к счетному входу с счетчика 27. Установочный вход счетчика 27 подключен к выходу триггера 26, первый вход которого соединен со входом изменения направления счета счетчика 27, с выходом, делителя 24 частоты и с выходом 6, а второй вход подключен к выходу счетчика 27, объединенному с выходом 7.

Блок 8 импульсного питания газораэрядной лампы 13 (фиг, 4) содержит первую и вторую дифференцирующие цепи 28 и 29, схему 30 ИЛИ, формирователь 31 импульсного запуска, высоковольтный преобразователь 32, накопительные конденсаторы ЗЗ, 34, диоды 35, 36, транзисторный ключ 37, электромагнитное реле 38 с перебрасывающим контактом 39, Входы дифференцирующих цепей 28 и 29 соединены со входами 9 и 10 блока 8, а их выходы через элемент

30 ИЛИ подключены к первому входу формирователя 31, второй вход которого соединен с выходом высоковольтного преобразователя 32. Выход преобразователя 32 через диоды 35 и 36 подключен так же к накопительным конденсаторам 33, 34, соединенным через перебрасывающий контакт

39 с выходом 11 блока 8. Электромагнитное реле 38 включено в коллекторную цепь ключа 37, база которого соединена со входом 9.

Выход 12 подключен к выходу формирователя 31 импульса запуска.

Передающий модуль 1 устройства работает следующим образом.

Под воздействием веса груза 21 в чувствительном элементе 3 возникает механическое напряжение, а на выходе преобразователя 4 напряжение-частота формируются импульсы, частота которых пропорциональна весу груза (фиг, 5а). Эти импульсы поступают на вход формирователя 5 временного интервала, пропорционального частоте. В момент времени, соответствующий началу формируемого интервала, на выходе 6 формирователя 5 формируется уровень "лог. 1", а в момент времени, соответствующий окончанию временного интервала, уровень "лог. 1" формируется на выходе 7 формирователя 5, Работа формирователя 5 происходит так. Частота генератора 23 эталонных импульсов (фиг. 5б) поступает на делитель 24 с большим коэффициентом деления. При установлении на выходе делителя 24 {фиг, 5в) уровня "лог. 1" счетчик 27 устанавливается в режим прямого счета, ключ 25 переводится в положение Б, и импульсы с выхода преобразователя 4 (фиг. 5а) поступают на счетный вход счетчика 27. За время Т> счетчик 27 считает поступающие на него импуль-.

5 сы. При появлении на выходе делителя 24, а следовательно и на выходе 6 формирователя 5, уровня "лог, 1" счетчик 27 переводится в режим обратного счета "реверс", а ключ 25 переключается в положение А, На счетный

10 вход счетчика 27 начинают поступать импульсы с генератора 23, при этом происходит вычитание ранее накопленного числа импульсов (фиг. 5г). Через время Т2 вычитается последний импульс, и на выходе счет15 чика 27, а следовательно и на выходе 7 формирователя 5, формируются уровень

"лог, 1" Первый по времени уровень "лог, 1" с выхода 6 формирователя 5 подается на, вход 9 блока 8 импульсного питания и ини20 циирует первый импульс запуска газораэрядной лампы 13, соответствующей началу формируемого временного интервала. Второй по времени уровень "лог. 1" с выхода 7 формирователя 5, подается на вход 10 блока

25 8 и инициирует второй импульс запуска газоразрядной лампы 13, соответствующий окончанию формируемого временного интервала.

Работа блока 8 импульсного питания

30 происходит так.

В исходном положении один из конденсаторов, например, 33, заряжен от преобра зователя 32 через диод 35 некоторого напряжения, которое приложено к аноду ra35 зоразрядной лампы 13. При поступлении напряжения на вход 9 на выходе дифференцирующей цепи 28 формируется импульс (фиг. 5ж), который через схему 30 ИЛИ поступает на вход формирователя 31 импульса

40 запуска, выход которого подключен к поджигающему электроду газоразрядной лампы. При разряде конденсатора 33 через лампу 13 генерируется первая световая вспышка; Одновременно сигналом с входа

45 9 открывается транзисторный ключ 37 и срабатывает электромагнитное реле 38, Поскольку длительность включения реле 27; намного больше времени световой вспышки контакт 39 реле 38 перебросится к заряжен50 ному конденсатору 34 через время ТТз (время задержки срабатывания реле). При поступлении напряжения на вход 10 блока 8 на выходе дифференцирующей цепочки 29 формируется импульс (фиг. 5з), который че55 рез схему 30 ИЛИ, запускает формирователь 31. При разряде конденсатора 34 генерируется вторая световая вспышка. Интервал времени между двумя вспышками

Тиз пропорционален весу груза 21. Нулевое состояние счетчика 27 удерживается до

1788444 тех пор; пока на вйходе делителя 24 состо- целью повышения удобства в эксплуатации, яние "лог. 1" не сменится на состояние "лог. в него введены блок импульсного питания с

0". При появлении "лог. 0" весь процесс газоразряднойлампой-вспышкой, первыми повторяется, и через время 2Т> Т м гене- вторым входами соединенный с первым и рируется вторая пара световых вспышек, 5 вторым выходами формирователя временинтервал между которыми несет полезную ного интервала, а в блок измерения временинформацию, Таким образом, процесс из- ного интервала введены последовательно мерения является цикличным, что позволя- соединенные фотодиод и формирователь ет на приемном пункте осуществить импульсов, выходом подключенный кдругомногократное измерение. 10 му входу элемента„при этом чувствительПриемйый модуль 2 (фиг, 1) работает ный элемент, преобразователь следующим образом, В исходном состоянии ; напряжение-частота, формирователь вресчетчик 18 обнулен, на вйходе формирова- менного интервала и блок импульсного пителя 16 состояние "лог, 0". При воздействии . тания с газоразрядной лампой-вспышкой первого светового ймпульса на светодиод 15 установлены в автономном модуле между

14, На выходе формирователя 16 возникает взвешиваемым грузом и крюком-подвесом состояние "лог. 1"; при этом открывается груза, а блок измерения временного интерэлемент 17 И. Сигнал с генератора 15 эта- вала вйполнен в видеавтономногоперенослонных импульсов поступает в счетчйк 18. ного модуля.

По приходу второго светового импульса на 20 выходе формирователя 16 появляется сиг- 2. Устройство по и. 1, о т л и ч à ю щ е енал "лог, 0", злемент17 И закрывается, и с я тем, что формирователь временного счет импульсов в счетчике 18 прекращается. интервала выполнен в виде генератора зтаРезультат счета через дешифратор 19 лоннойчастоты,делителя частоты, переклювыводится на индикатор 20. Частота им- 25 чателя, трйггера и счетчика, при этом выход . пульсов генератора 15 выбрана таким обра- генератора эталонной частоты подключен к зом, чтобы на индикаторе 20 отражался вес входу делителя часто гы и через переключаподнятого груза. :.: .. " тель — к счетному входу счетчика, установочФ о р м у л а и з о б р е т е н и я .: ный вход которого соединен с выходом

1. Устройство длядистанционного изме- ЗО триггера; а вход изменения направления рения массы, содержащее чувствительный счета — с первым входом триггера, управлязлемент, связанный с йим преобразователь ющим входом переключателя, выходом денапряжение-частота; выходом соединений с лителя частоты и является первым выходом формирователем временного интервала, вы- формирователя временного интервала, втополненный в виде йоследовательйо соеди- 35 рым выходом которогоявляется выходсчетненных генератора импульсов эталонной чика, подключенный к второму входу частотй, элемента, счетчика, дешифратора;и триггера, а входом — другой вход переклюиндикатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем,"что, с чателя.

<Риг. 7

1788444

1788444

Sue. 3

Фиг S

Составитель С.Тарханов

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 70 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113Q35, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5