Автоматический весовой порционный дозатор

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП И

ИЗОБРЕТЕНИЯ

< н699345

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03,10.77 (21) 2529017/18-10 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет (51)М. КЛ.2

G 01 G 13/28

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений н открытий (5З) УАК 68 .267. .7(088.8) Опубликовано 251179-Бюллетень Й2 43

Дата опубликования описания 2511 9 (72) Авторы изобретения

5. В. Морев, Э. bl, бромберг и В. С. Иванов

Куйбышевский филиал Всесоюзного института по проектирование opràêêeàöèè энергетического

eri "-=. e rr = rва оргэнергострой (71) Заявитель (54) «кВТЮВт 11. тЕСКИД ВЕСОВОЙ ПОрЦИОННЫИ и . д тс1р

Изобретен ие относится K облаc TH в есо измеритель ной т ехники, Известны весовые порционные доза-: торЫ, содержащие циферблат ный указатель с преобразователем перемеще5 ния рейки в электрический си.-íe-, блок и регистрации и управления (11 .

Иэвестйы также индуктивные датчи.ки перемещения, выполненные н виде секционированной катушки и ферромагнитного сердечника (2).

Ближайшим по технической сущности к изобретению является антоматичес„Кий весовой порционный дозатор, содержащий циферблатный указатель с преобразователем у.-,ла поворота стрелки в линейное перемещение, связанный с датчиком перемещения, аналогоцифровой преобразователь, соединенный с арифметическим блоком, подключенным совместно с задатчиком к узлу сравнения, и блок управления (31, Известное устройство не обеспечивает требуемую точность. Это обусловлено тем, что при изменении внешних,условий изменяются r àðàìeòðû датчика и других элементов иэмерительного тракта.

Цель изобретения — повысить точность.

В предлагемом доз аторе поставленная цель достигнута тем,что в него введены двухпазиционный коммутатор, управляемые ключи и элементы сравнения,. а катушка индуктивного: датчика

Перемещения выполнена в виде идентичных-секций, каждые пять смежных из которых образуют два дифференциальных преобразователя, смещенных от» носительно друг друга на длину одной секции, причем выходы каждого дифференциального преобразователя подключены к коммутируемым входам управляежих ключей, выходы которых соединены с элементами сравнения и через двухпозиционный коммутатор с аНалого-цифровым преобразователем, при этом выходы элементов сравнения связаны с блоком управления, выходы которого соединены с управляющими входами управляемых ключей.

На чертеже показана блок-схема дозатора.

Дозатор содержит циферблатный указатель 1, преобразователь 2 угла поворота стрелки 3 циферблатного указателя 1, индуктивный датчик перемещения, образованный ферромагнитным сердечником 4 и катькой 5, выполненной в виде идентичных секций 6-7, 6 99345,7-8,8-9,9-10,10-11,11-12„ управляемые ключи 13-21,элементы сравнения

22,23,24, двухпозиционный коммутатор

25, блок управления 26, аналого-цифровой преобразователь 27, арифметичческий блок 28, узел сравнения 29 и эадатчик 30 дозы.

Любые пять смежных секций катушки

5, например секции 6-7, 7-8, 8-9, 9-10, и 10-11 (или секции 7-8i8-9, 9-10, 10-11, 11-12 и т, д.) представляют собой два дифференциальных ,преобразователя 6-8-10 и 7-9-11 (или соответственно 7-9-11 и 8-10-12), смещенные друг относительно друга на длину 9 одной секции.

Работает дозатор следукщим образом.

При поступлении дозируемого материала в грузоприемный бункер (на чертеже не показан) стрелка 3 циферблатного указателя 1 отклоняется на . угол с(., пропорциональный текущему значению массы Р, Имеем: с(= fq (Р)

Угол ck. преобразуется в линейное пе ремещение Х= (() сердечника 4 от-, носительно катушки 5, вследствие чего происходит изменение индуктивности Ь в функции перемещения: 1.= I ().

В свою очередь, с помощью аналого-цифрового преобразователя 27 осуществляется преобразование 1 в цифровой ЗО код N: N = f4(Ь ). Таким образом, веаичина кода на выходе преобразователя 27 функционально связана со значениЕм массы Р дозируемого материала в груэоприемном бункере: N = N{P) 35

Если преобразования P 8 d. и Kk X осуществляются по линейному закону, то все последующие реобразовайия, являютс я нелинейными.

4О

Вследствие этого функция преобразования измерительного тракта дозатора также нелинейна.

На отдельных участках ее можно представить в виде отрезков парабол:

Ы а -Р д„„Р а1, (1) где

Q.à O„,, 9о,. параметры функции пре образования;

1 - номер участка аппроксимации; 1 = 1,2,...п; 50

И - число участков аппроксимз циси.

Параметры а, а и а функции преобразования являются, нестабиль.ными. В описываемом дозаторе они 55 принимаются неизвестными. В про-, цессе измерения массы производятся определение их текущих значений и исключение из конечного результата измерения. 60

Каждое измерение текущего зяачения массы Р производится в четыре такта.

В каждом измерении принимают участие два соседних дифференциальных преобразователя °

В исходном состоянии при Р=О сердечник 4, имеющий длину 2 &, симметрируется относительно секции 6-8 и

8-10 дифференциального преобразователя 6-8-10. Это положение соответствует Хо. В первых четырех измерениях принимают участие дифференциальные преобразователи 6-8-10 и 7-9-11.

По сигналу с блока управления 26 и о сл едов ат ель но отк рыва ют с я следующие пары ключей: 14 и 15, 13 и 15, а затем 17 и 18, 16 и 17.

При этом на вход аналого-цифрового преобразователя 27 через двухпозиционный коммутатор 25 поступают электрические сигналы,связанные со следующими значениями перемещения сердечника

4: X + Х вЂ” с секции 8-1О,Х -Х вЂ” с секции 6-8; Xo+ (Х - О ) - с секции

9" 11, Х, - (x - О) - с секции 7-9, С выхода, преобразователя 27 снимаются коды Nq Nq, ЫЗ, Б, свяэан ныЕ с перемещением Х зависимостями:

N„=4 (Хо+ Х)+О (Х +х) 4о

К =О (Х -Х) +Q (Х -Х)+С о. о {a}

1, N =g Х -(y-e)j+a„tx -(х-Юфа

Полученная система решается относительно: и -й

1 2.

" В;-Н, -Т;-Ч, (3)

Учитывая линейную зависимость между Х и Р, для текущего значения массы Р имеем: (4)

Р=КХ,, где К - коэффициент пропорциональности, определяемый параметрами только механических узлов циферблатного указателя, C достаточной для практики степенью точности можно принять: к=сонэ ; .

Таким образом: н„-н

Р=К8 (N„-N2)-<н -g4) (5)

Вычисления по формулам (3) и (5) осуществляются арифметическим блоком

28.

Как видно из формулы (5), параметры- функции преобразования дозатора не входят в конечное выражение для

P и,таким образом их нестабильность не снижает точность измерения дозы.

Точность измерения определяется только точностью циферблатного указателя.

Длина Ю одной секции катушки 5 выбирается из условия обеспечения не59 (Х„ „. Х11 "=" < где (Х „-+„- - ; ) — участок функ ции преобразования доэатора, описываемый одним и тем же отрезком параболы (1) . В этом случае результаты четырех тактовых измерений Nq, N g, 699345

N соответствуют одному и тому же

i-му участку аппроксимации выходной характеристики дозатора.

Результаты И и И4 тактовых измерений, поступающие на вход преобразователя 27, одновременно подают- 5 ся на вход элемента сравнения 23. В момент равенства N> и И4 с выхода элемента сравнения 23 на вход блока управления 26 поступает сигнал, по которому последний прекращает опрос дифференциального преобразователя

6-8-10.

Начиная с этого момента, в измерении уча с твуют дифф ере нциаль ные преобразователи 7-9-11 и 8-10-12. В про.цессе измерения по сигналу с блока управления 26 последовательно открываются следующие пары управляемых ключей 17 и 18, 16 и 17, а затем 20 и 21, 19 и 20.

:При этом в .од аналого-цифрового преобразователя 27 через двухпозиционный коммутатор 25 поступают электрические сигналы, связанные со следующими значениями перемещения сердечника: Х + Х вЂ” с секций 9-11, X,— — x — с секций 7 9, X.o+ (X — 9) . секций 10-12,Х вЂ” (a- В) — с секций

8-10 .

С выхода преобразователя 27 сни-!

Маются коды N, N«N>, И4, связанные 30 с перемещением К зависимостями (2), .во которым вычисляется текущее значение P дозы материала в грузоприемном бункере, равное:

2 1

Я5 (6)

A =кО

8s н2

1 (2) (Ъ 4.) ,где P - значение дозы в момент равенства сигналов, . поступающих с сек- 4Q ций 9-11 и 7-9 и срабатывания элемента сравнения 23.

Дифференциальные преобразователи

7-9-11 и 8-10-12 участвуют з измерении до тех пор, пока результаты так- 45

I товых измерений N> и N4 поступающие на вход элемента сравнения 24, не станут равны друг другу. !

В момент равенства N> = Н4 по аналогии с предыдущим по сигналу с 5Q элемента сравнения 24 блок управления 26 прекращают опрос дифференциального преобразователя 7-9-11. В дальнейших измерениях участвует дифференциальный преобразователь 8-10-12 55 и соседний с ним, смещенный на величину 9 (на фиг. 1 не показан) .

Общее число дифференциальных преобразователей и элементов сравнения ь равно п

С игнал, пропорциональ ный рассчитанному текущему значению дозы, поступает на один из входов узла сравнения

29, на второй вход которого подается сигнал, пропорционал ьный заданной дозе с задатчика 30 дозы. При равенст, ве сигналов на обоих входах узла сравнения 29 с его выхода поступает сиг,нал на закрытие впускного затвора расходного бункера.

При этом Ру = А1 + Р„ где m — число дифференциальных преобразователей, участвующих в измерении, задействованных при измене нии P от 0 до Pm„

Р „ — конечный результат, полученный с помощью (m-I)-го преобразователя в момент перехода от (m -4i-ro к щ-му преобразователю.

Формула, -изобрете ния

Автоматический .весовой порционный дозатор, содержащий циферблатный указатель с преобразователем угла поворота стрелки в линейное перемещение, связанный с индуКтивным датчиком перемещения, аналого-цифровой преобразователь, соедине нный с арифметическим блоком, подключенным совместщз с задатчиком к узлу сравнения, и блок управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены двухпозиционный коммутатор, управляемые ключи и элементы сравнения, а катушка индуктивного датчика перемещения выполнена в виде индентичных секций, каждые пять смежных из которых образуют два дифференциальных преобразователя;,. смещенных относительно друг друга иа длину одной секции, причем выходы каждого дифференциального преобразователя подключены к коммутируемым входам управляемых ключей, выходы которых соединены с элементами сравнения и через двухпозиционный коммутатор с аналого-цифровым преобразователем, при этом выходы элементов сравнения связаны с блоком управления, выходы которого соединены с управляющими входами управляеьиях ключей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Орлов В.В. Автоматизация процессов измерения масс. Алма-Ата, Казахстан, 1971, с. )06-107.

2. Агейкин Д.И. и др. Датчики контроля и регулирования. N., 1965, с.

84.

3. Авторское свидетельсвто СССР

9201700,кл.М.,G 01 G 13/28, 1965. (прототип).

699345

Закаэ 7205/44

Тиоаж 7бб Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Укгород, ул. Проектная, 4

I I I t

Составитель В. Широков

Редактор Л. Бибер Техред М.Летко Корректор И. Михеева