Весоизмерительное устройсов

 

! " тр .Ф Фйа 5%3

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<1>767552

+ . "i (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 071278 (21) 2693286/18-10 (51)М. Кл.з

G 01 G 23/36 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 3009Я0, Бюллетень ¹ 36 (53) УДК 681 ° 269 (088.8) Дата опубликования описания 051080 (72) Автор изобретения

N. И. Столбун

Тюменский индустриальный институт (71) Заявитель (54 ) ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области весоизмерительной техники и может найти применение в вагонных или автомобильных весах, в автоматических доэаторах и в других системах, основанных на Применении преобразователей неэлектрической величины в электрический сигнал, в частности магнитоупругих силоиэмерительных датчиков.

Известны весоизмерительные устройства, в которых повышение точности достигается за счет уменьшения влия- ния погрешностей первичных измерительных преобразователей на результат взвешивания f13.

Недостатками устройств такого типа являются сложность и большое время взвешивания.

Наиболее близко по технической сущности к изобретению весоизмерительное устройство, содержащее силоизмерительный датчик, к выходу которого через диод, включенный в прямом направлении, подключены сопротивление нагрузки и фильтр, цифровой вычислительный блок, аналого-цифровой преобразователь, через который фильтр включен на вход цифрового вычислительного блока, к другому входу которого подключен блок управления, а к выходу — блок индикации, блок линеаризации, входом и выходом связанный с соответствующими входом и выходом цифрового вычислительного блока (2).

Недостатками устройства являются большое время измерения и сравнительно низкая точность.

Цель изобретения — повышение точности взвешивания.

Поставленная цель достигается тем, что весоизмерительное устройство снабжено вторым сопротивлением нагрузки, отличным от первого по величине, вторым диодом, подключенным в обратном направлении к выходу датчика, вторым фильтром и аналого-цифровым преобразователем, через который выход фильтра подключен к второму входу цифрового вычислительного блока, и блоком преобразования выходного сигнала силоизмерительного датчика в образцовый коэффициент преобразования этого же датчика, входы и выходы которого включены на соответствующие входы и выходы цифрового вычислительного блока.

На чертеже изображена схема ввсоизмерительного устройства.

767552

Весоизмерительное устройство содер)кит магнитоупругий силоизмерительный датчик 1, выпрямителй 2 и 3 в выходной цепй датчика, резисторы 4 и 5, оопроенален« кн «оторых неодинаковые, фильтры б и 7, аналого-цифровые пребб азователи 8 и 9, цифровой вычислительный блок 10., блок линеаризации

11;--блок 12 преобраэбвания выходного сигнала силоизмерительного датчика в образцовый коэффициент преобразования этого же датчика, блок управления

13 и блок 14 индикации и регистрацйи результатов взвешивания;

Выпрямитель 2 катодом и выпрямитель 3 анодом присоединены к выход йбму зЖкиму силоизмерительного датчика 1, второй выходной зажим которого присоединен к общей шине. ВыпряЯйте«ли делят цепь выходного датчика на две ветви. К выходу выпрямителя 2 подключены резистор 4"и через фйльтр

6 вход аналого-цифрового преобраэова« теля 9. К выходу выпрямителя 3 под" ключейы резистор 5 и через фильтр 7 вход аналого-цифрового преобразователя 8. Выходы аналого-цифровых преобразователей соединены с цифровым вычислительным блоком 10.

Управляющие команды при работе весоизмерительного устройства формиру" ются блоком управления 13.

Магнитоупругие силоизмерительные датчики с перекрестным расположением обмоток имеют мостовую структуру магнитной цепи. При мостовой схеме магнитной цепи зависимость между выходом и входом магнитоупругого датчика можно представить следукщим уравнением:

„S(« - —,, 1

V, — tf (3) 25

"которые запоминают вместе с соответствующими значениями U,.

45 При рабочем измерении силы тяжести взвешиваемого объекта измеряется выходное напряжение U, при сопротивлении нагрузки r, и Йыходйбе напряжение

U прй Сбпротивлении нагрузки r,,По

4 результатам измерений по формуле (3)

"о«йределяюте йарайеrp а -прй принятом при градуировке значении параметра Ь, и по формуле (2) вычисляется коэффициент преобразования

5« (« . °

По значению U, и пЬ:файным, полученйым -п)ри градуировке, находится йриближвннов значение образцового ко,эффициента преобразования, затем по

40:: формуле

,.

К где Π— выходное напряжение;

F — измеряемая сила; а, Ь вЂ” параметры функции преобразования датчика, зависящие от особенностей конструкции датчика и от условий эксплуатации;

" r — сопротивление нагруэки-,подключенной к выходу датчика;

Такую же функцию преобразования можно записать для электрической мостовой схемы с тенэорезисторным преоб разбвателем, включенным в одно из плеч моста," и для мостовых схем с датчйкамй -других типов.

Коэффицйент преобразования датчи "ка не" остается неизменным иэ-за ряда

"причин, приводящйх к погрешностям.

Коэффиц«ивйт преобразования

Кд — е ъ (2) энависит от измеряемой силы, темпера турМ,"предыдущей нагрузки, от времени эксплуатации, датчика и т. п. Будем считать, что параметр Ь не изменяется, а изменение коэффициента преобразования отнесем за счет изменения па" раметра а. Путем увеличения сопротив ления нагрузки r отношение Ь/г можно иметь в 10-20 раэ меньше, чем параметр а.

Пусть при действующей на датчик силе F r=r, вйходное напряжение равно U<, а при г=г, выходное напряжение равно О .

По результатам двух измерений (при

r=r, и при r=r ) можно найти параметр а. (а + p )U F = (а + вЂ,, )О

Ь 6 !

5 откуда

20 При градуировке, когда известна действующая на датчик сила F можно определить параметр Ь, соответствую- . щий этой силе (— и ) (4)

% . <г,,, -г, )

В случила градуировки при каждом фиксируемом через определенные интервалы значений действующей на датчик силы измеряют выходные напряжения U> и U, соответствующие двум значениям сопротивления нагрузки r, и r„, подключенной к выходу датчика, затем определяют из выражения (4) параметр Ь или задаются значением этого параметра. По результатам измерений из уравнения (3) для каждого значения силы находит образцовый параметр а=а,, а из выражения (2) — образцовый коэффициент преобразования датчика

40 1

Ko=a,К Ф (5) ! вычисляют иапряжение 0„, сооТввтству+ 5 ющее градуировочной характеристике, 767552 и соответствующую этому напряжению действительную силу тяжести взвешиваемого объекта.

Устройство работает следующим образом.

Взвешиваемый объект через грузоподъемную платформу воздействует на магнитоупругий силоизмерительный датчик 1, выходное напряжение которого зависит от силы тяжести взвешиваемого объекта. Переменный ток в выходной цепи в один полупериод проходит через выпрямитель 2 и резистор 4, а в другой полупериод — через выпрямитель 3 и резистор 5. Сопротивления резисторов 4 и 5 неодинаковые, в результате чего на выходы аналого-цифровых преобразователей 8 и 9 поступа. ют напряжения разной величины.(см. формулу 1).

При градуировке весоизмерительно -" го устройства при каждом фиксируемом 20 через равные интервалы значении действующей на датчик силы значения выходных напряжений U è U получают непосредственно с индикаторов аналого-цифровь1х преобразователей 8 и 9, 25 затем по формулам (3), (4) и (5) определяют значения коэффициента пре.образования К, соответствующие измеренным значениям выходного напряжения U, . Выходиое напряжение U измеренное по силе, равной верхнему пределу диапазона измерений датчика, :делят на и одинаковых интервалов и получают, таким образом, и значений .образцового выходного напряжения (без учета нулевого значения). Для каждого образцового выходного напряжения

U по полученным значениям U и К путем интерполяции находят значения обРазцового коэффициента преобразования К, Значения К „ вместе .с соот- 4О ветствующими ему значениями 0; вводят в блок 12 преобразования выходного сигнала силоизмерительного датчика в образцовый коэффициент преобразования этого же датчика. 45

При работе устройства соответствующие силе тяжести взвешиваемого объекта выходные напряжения U,, U> (в двоичном коде) с выходов аналого-цифровых преобразователей 8, 9 передают- 5О ся в регистры памяти цифрового вычислительного блока 10. В блоке 10 в соответствии с уравнениями (2.) и (3) вычисляется коэффициент К преобразования датчика при Реальных условиях, т. е. при наличии погрешностей. Потом из блока 10 в блок 12 вводится напряжение U а из блока 12 в блок

10 поступают два значения образцового напряжения U; и. U;+< (ближайшее большее и меньшее к 0,) и соответствующие этим значениям образцового коэффициента преобразования К, и К(.

По этим данным в блоке 10 вычисляетя образцовый коэффициент преобразования Ко

К 1+1+ К /

K() = К„ + Ц -Ц), +i (, а затем уточненное значение выходного напряжения

Из блока 10 напряжение U в цифровом коде подается на вход блока линеаризации 11 а с выхода блока 11 в блок

10 поступают данные, по которым вычисляется сила тяжести взвешиваемого объекта.

Информация о силе тяжести взвешиваемого объекта иэ блока 1.0 переводится в блок 14 индикации и регистрации, где в виде числа, равного весу объекта, высвечивается на табло и печатается на бумаге цифропечатающим устройством.

Формула изобретения

Весоизмерительное устройство, содержащее силоизмерительный датчик, к выходу которого через диод, включенный в прямом направлении, подключены сопротивление нагрузки и фильтр, цифровой вычислительный блок, аналого-цифровой преобразователь, через который фильтр включен на вход цифрового вычислительного блока, к другому входу которого подключен блок управления, а к выходу — блок индикации, блок лннеаризации, входом и выходом связанный с соответствующими входом и выходом цифрового вычислительного блока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности взвешивания, оно снабжено вторым сопротивлением нагрузки, отличным от первого по величине, вторым диодом, подключенным в обратном направлении к выходу датчика, вторыми фильтром и аналого-цифровым преобразователем, через который выход фильтра подключен к второму входу цифрового вычислительного блока, и блоком преобразования выходного сигнала силоизмерительного датчика в образцовый коэффициент преобразования этого же датчика, входы и выходы которого включены на соответствующие входы и выходы цифрового вычислительного блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 398834, кл. G 01 G 23/36, 1968.

2. Бромберг Э. N. и др. Тестовые методы повышения точности измерения.

"Энергия", 1978, с. 144, рис. 7 (прототип).

767552

Тираж 713 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7180/36 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель B. Митряев

Редактор Т. Рыбалова Техред О. Легеза Корректор B. Бутяга