Электронные цифровые весы

 

пп 742719

Союз Советскых

Соцыалыстыческых

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт.свил-ву (22) Заявлено 10.04.78 (21) 2601186/18-10 (5I)Nt. Кл.

G 01 G 23/36 с присоединением заявки,%

Гооудерстаенный комитет (23) П ри оритет до делам изооретений и открытий

Опубликовано 25.06 80. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 25.06.80 (53) УД,К 681.267. .7 (088.8) (72) Авторы изобретении

Л. К. Рукина, А. Я. Шенфельд и Н. А. Безрядин

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М. И. Калинина и Ленинградский завод "Госметр™ (71) Заявители (54) ЭЛЕКТРОННЫЕ ЦИФРОВЫЕ ВЕСЫ

Изобретение относится к области весоизмерительной техники.

Известны электронные весы с электромагнитным уравновешиванием, содержащие чувствительный элемент в виде коромысла или квад5 рата, датчик отклонения чувствительного элемента и систему компенсации (1).

Такие весы имеют высокую точность, но большое время измерения и сложны в изготовлении и наладке.

Известны также цифровые приборы, в которых использована единая астатическая система уравновешивания, исключающая необходимость применения специализированного цифрового прибора на выходе (2).

Наиболее близкими к предлагаемым по технической сущности являются весы, содержащие закрепленный на подвеске чувствительньп» элемент, связанный с преобразователем некомпенсапнн, пОдключенным к управляемым генераторам, выходы которых подключены к вычитателю частот, подсоединенному к реверсивноМу.счетчику с прямыми и инверсивными выходами, отсчетньп» прибор, компенсатор и преоб разователь код — аналог (3)

Недостатком известного устройства является неудовлетворительная точность и надежность из-за наличия погрешности от нестабильности компенсатора, а также необходимость использования дополнительных средств для инверсии кода на отсчетном приборе.

Цель изобретения — повышение точности и надежности весов.

Для этого в весы введены сумматор и логическая цепь в виде двух схем совпадения, трипера, ключа и источника тока, причем входы лоп»ческой:цепи подсоединены к выходам рычитателя частот и к прямым и инверсным выходам реверсивного счетчика, а выход логической цепи соединен с одним из входов сумматора, второй вход которого подключен к выходу преобразователя код — аналог.

Кроме того, в описываемых весах преобразователь код — аналог выполнен в виде последовательно соединенных преобразователей кода в относительную длительность интервала вре3 7427 мени и относительной длительности интервала времени s ток.

Па чертеже представлена схема цифровых весов.

Цифровые весы содержат чувствительный элемент 1 с нагрузочной площадкой 2, на ко-. торую устанавливают объект 3 с измеряемой массой m„, закрепленной íà подвеске 4. Преобразователь 5 некомпенсации содержит неподвижные пластины 6 и подвижную пластину 7, 10 жестко связанную с чувствительным элементом 1, а компенсатор 8 содержит неподвижную часть 9, например магнитную систему, и подвижную часть, например катушку 10, закрепленную на чувствительном элементе 1. Кроме того, весы содержат управляемые генераторы 11 и 12, знакочувствительный вьтчитатель 13, частот с выходами 14 ("сложить") и 15 ("вычесть"), реверсивный счетчик 16 импульсов с прямыми выходами 17 (Й) и инверсными выходами 18 (N), отсчетный прибор 19, преобразователь 20" код — аналог с выходом 21, состоящий из последовательно соединенных преобразователей 22 и 23 соответственно кода в относительную длительность интервала времени и относительной длительности интервала времени в ток, сумматор 24 с входами 25 и 26 и выходом 27 и логическую цепь 28 с входами 29, 30, 31 и 32 и выходом 33, состоящую иэ схем

34 и 35 совпадения, триггера 36, "отрицательного" источника 37 тока и ключа 38, причем входы 29 и 30 соответственно подсоединены к выходам 14 и 15 вычитателя 13 частот, входы 31 и 32 — к выходам 17 и 18 счетчика 16, выход 33 соединен с выходом 25 сумматора 24, З5 а выход 21 преобразователя 20 код — аналог— с входом;., 26 сумматора 24, Кроме того, имеется регулируемый источник 39 тока, выход

40 которого соединен со входом 41 сумматора 24.

Электронные цифровые весы работают следующим образом.

В исходной позиции при отсутствии измеряемого объекта 3 на площадке 2 подвижная пластина 7, связанная с чувствительным элемен- 45 том 1, находится в центральном положении, при этом управляемые генераторы 11 и 12 имеют одинаковые частоты f, и f» а разность частот М на выходах 14 и 15 вычитателя 13 частот равна нулю, Ю = f, — f2 = О.

Кодовая комбинация на прямых выходах 17 реверсивного счетчика 16 импульсов имеет вид

"0000", а показания отсчетного прибора 19 также равны нулю.

В случае необходимости для корректировки исходного положения чувствительного элемента 1 от регулируемого источника 39 тока через сумматор 24 в катушку 10 подается ток le начального тарирования.

4

В режиме измерения массы п „при yczauosке объекта 3 на площадку 2 чувствительный элемент 1 вместе с подвижной пластиной 7 перемещается, генераторы 1! и !2 рассогласовываются и на выходах 14 и 15 вычнтателя частот появляется сигнал разностной частоты 1 2 °

Реверсивный счетчик 16 производит подсчет количества импульсов Й разностной частоты, пришедших за время процесса уравновешивания (перехопного процесса), и через прямой выход 17 управляет преобразователем

20 код — аналог, производя изменение относ тельной длительности интервала времени 4! (при постоянной длительности тактовых импульсов, Т = const) и далее, регулируя среднюю величину l компенсационного тока 1, подаваемого в вйде импульсов тока одинаковой амплитуды (! „= const), но различной относительной длительности, в катушку !О компенсатора 8.

Компенсационный ток создает уравновешивающее усилие F, возвращающее чувствительный элемент 1 в исходное положение. Процесс автоматического изменения величины I происходит до тех пор, пока на прямых выходах 17 счетчика 16 не наберется кодовая комбинация, пропорциональная измеряемой массе т„обьекта 3 (с погрешностью квантования реверсивного счетчика 16).

Отсчет измеряемой массы п „ведется но отсчетному прибору 19, который калибруется в единицах массы.

После того, как было произведено уравновешивание компенсационным током раэбалан- са чувствительного элемента 1, последний возвращается в исходное состояние, а его подвижная пластина 7 занимает центральное положение.

При этом частоты f> и f2 генераторов 11 и 12 становятся одинаковыми, разность частот ,М на выходах 14 и 15 вычитателя 13 частот равна нулю, М = О, и реверсивный счетчик !6 останавливается, запоминая набранную кодовую комбинацию, пропорциональную величине измеряемой массы п1„объекта 3. При измерении массы m (взвешивании) объекта 3 во время х переходного процесса за счет наличия колебательных звеньев (чувствительный элемент 1 и подвеска 4 и т.д.) могут быть участки "перерегулирования™,,когда значение комненсирующей силы F больше значения измеряемой силы тяжести (веса) Р„объекта 3, а при снятии измеряемого груза значение P — F может х стать отрицательным. В эти моменты времени на схему 35 совпадения по входу 30 логической цепи 28 поступает сигнал "вычесть" с выхода 15 вь2читателя 13 частот и сигналы N, получаемые с инверсных выходов 18 реверсив7427 ного счетчика 16 по входу 31 логической цени 28.

В этом случае схема 35 совпадения выдает сигнал на триггер 36, который с,помощью ключа 38 подключает "отрицательный" источник 37 тока (величнной — 2 для создания запаса регулирования), который через сумматор 24 поступает на катушку 10 компенсатора 8, изменяя направление тока в катушке 10, что позволяет отработать отрицательные значения силы. щ

Для отключения источника 37 тока, при получении обратного соотношения сил, на схему 34 совпадения по входу 29 логической цепи 28 подается сигнал "сложить", с выхода 14 вычитателя 13 частот токи н разрешающие сигналы, 15

N по входу 32 логической цепи 28 с прямых выходов 17 реверсивного счетчика 16. В этом случае схема 34 совпадения переключает триггер 36, который отключает "отрицательный" источник 37 тока, замыкая ключ 38 на землю. 20

Описанное выполнение электронных цифровых весов повышает их точность и надежность, так как умень1пается составляющая погрешность, обусловленная обратным преобразователем (преобразователем кода в T0K) н повышается на- >5 дежность схемы за счет использования однополярного источника тока вместо двухполярного.

В результате диапазон изменения тока опорного источника тока сужается, что ведет к возможности повышения точности такого опорного нс- 30 точника тока и весов в целом, особенно при измерении малых масс.

Формула изобретения

1. Электронные цифровые весы, содержа- 35 щие закрепленный на подвеске чувствительный

19 6 элемент, связанный с преобразователем некомпенсации, подключенным к управляемым генераторам, выходы которых подключены к вычитателю частот, подсоединенному к реверсивному счетчику с прямыми и инверсивнымн выходами, отсчетный прибор, компенсатор и преобразователь код — аналог, о т л и ч а ю щ и ° е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности, в них введены сумматор и логическая цепь в виде двух схем совпадения, триггера, ключа и источника тока„причем входы логической цепи подключены к выходам вычитателя частот и к прямым и. инверсным выходам реверсивного счетчика, а выход логической цепи соединен с одним из входов сумматора, второй вход которого подключен к выходу преобразователя код — аналог.

2. Весы по п. 1, о т л и ч а ю щ и е с я тем, что преобразователь код — аналог выполнен в виде последовательно соединенных преобразователей кода в относительную длительность интервала времени и относительной длительности интервала времени в ток.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сарахов И. А. Весы в физико-химических исследованиях. М., "Наука", 1968, с.. 53 — 72.

2. Авторское свидетельство СССР Р 186560, кл. G 01 R 36/01, 1964.

3. Кнорринг В, Г. и др. Новый метод построения цифровых компенсационных приборов пля измерения механических величия.—

Сб. "Цифровые измерительные и управляющие устройства".Труды Ленинградского политехнического института им. M. И. Калинина, Л., 1965, NÐ 256, с. 3 — 9 (пр.потип).

Составитель В. Ширшов

Техред M.éåTK0 Корректор М. Г1ожо

Редактор В. Зарванская

Тираж 713 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3602/10

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул, Проектная, 4