Цифровое весоизмерительное устройст-bo

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

--Р

К АВТОРСКОМУ СВИ ПИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид ву— (22) Заявлено 170579 (21) 2768274/18-10 с присоединением заявки H9— (23) Приоритет

Опубликовано 230381.Бюллетень КЯ 11

Дата опубликования описания 25 0381

{Я)М. Ка.®

G 01 G 23/36

Гоеуяарствеииый комитет

СССР ио ямам изобретеиий и открытий

{$$) УДК681 ° 268 (088.8) (72) Авторы изобретения

Э. Ф. Драчук и Б. Х. Райхель j : .:С ::,: м;.„ -. с P, Я !

4 !

: Vf *:

Челябинский ордена Октябрьской Революции и о Щвй Друдовог э красного Знамени металлургический завод- —— (213 Заявитель (54 ) ЦИФРОВОЕ ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к весоизме- рительной технике н может быть широко применено в -народном хозяйстве, а именно в сложных условиях аовремвкно5 го металлургического производства, прк взвешивании подвижных объектов, ка кранах, в системах беэ участия челбвека и других подобных случаях.

Известен цифровой тенэометричес19 кий прибор, содержащий генератор, преобразователи "напряжение-код", усредняющее устройство, выходное устройство, блок управления j1) .

Однако устройство не имеет схемы защиты от помех, поэтому случайные выбросы в измерениях нли сбои в работе самого прибора существенно искажают результаты измерения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является цкФ- 20 ровое весоизмерительное устройство, содержащее тензодатчик и преобразователь "код-напряжение", подключенные ко входам элемента сравнения, выход которого подсоединен к нуль-органу, один зыход которого подключен к последовательно соединенным пороговому элементу, триггеру к элементу выдержки времени а второй н третий — к ре1

30 версивному счетчику, выходы которого поразрядно подключены к преобразователю "код-напряжение" и к устройству ввода кода, связанному с интегрирующим счетчиком и ключевой схемой, управляющий вход которой объединен со входом счетчика числа вводов кода, а выход последнего подсоединен к блоку управления.

Данное цифровое тензомвтрическое устройство обладает высокими точностью и быстродействкем (2) .

Однако устройство малопригодно для взвешивания в условиях постоянных и значительных динамических помех (взвешивание грузов в движении, при качке и вибрациях, например при перемещении металла по рольгангам или краном).

В этих условиях равновесное состояние кода или продолжительное время не наступает или получаемый результат не является правильным, так как является суммой сигнала и помехи.

Цель изобретения — повыаенне точности взвешивания.

Поставленная цель достигается тем, что в цкфровое весонэмернтельное устройство введены детектор компенсации, триггер синхронизации со схемой запуска и схема совпадения, причем входы схемы совпадения соединены с вы815517 ходом выдержки времени и детектора компенсации, а выход, через сопротивление и диод схемы запуска, — со входом триггера синхронизации, выход которого подключен к управляющему входу ключевой схемы, а вход детектора компенсации подключен к одной иэ шин

"сложение-вычитание" нуль-органа, причем выход блока управления через конденсатор схемы запуска подключен к диоду.

К другой шине "сложение-вычитание" 1© нуль-органа подключен второй детектор компенсации, выход которого подан на третий вход схемы совпадения.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 f$ и 3 — временные диаграммы работы устройства; на фиг. 4 — электрическая принципиальная схема детектора компенсации. цифровое весоизмерительное устрой- 26 ство содержит тензодатчик 1, элемент

2 совпадения, нуль-орган 3, пороговый элемент 4, триггер 5 и выдержку б времени. К шинам "сложение-вычитание" нуль-органа 3 подключены детекторы 7 и 8 компенсации. Нуль-орган 3 с помощью шин "сложение-вычитание" управляет работой реверсивного счетчика 9, который через преобразователь 10 "коднапряжение" связан с элементом 12 .сравнения. Реверсивный счетчик 9 за- @ ) полняется импульсами по входу С4.

Устройство 11 ввода кода, интегрирующий счетчик 12 и счетчик.13 числа вводов кода образуют блок усреднения.

Устройство 11 ввода кода состоит из схем И 14-17 коммутатора 16 и схемы

ИЛИ 19.

На фнг. 1 схемы И и ИЛИ показаны только для одного двоиччо-десятичного разряда. 46

Блок 20 управления и схема 21 совпадения связаны с ключевой ехемой 22, первый непосредственно, а второй через триггер 23 синхронизации, схе ма запуска которого состоиr из ре- 4 зистора й,. конденсатора С и диода О.

Устройство работает следующим образом.

При наложении груза, масса которого подлежит измерению, на тензодат- $@ чик 1, на выходе последнего аоявляется сигнал, пропорциональный массе груза. Элемент 2 сравнения вызывает: срабатывание нуль-органа 3, который переключает реверсивный счетчик 9 в .. режим сложения ° Реверсивный счетчик

9 заполняется по входу а импульсами до тех порр пока сигнал тензодатчика 1 не уравновесится сигналом преобразователя 10 код-напряжение", отображающим на аналоговом уровне Щ код реверсивного счетчика 9.

Поскольку импульсы на вход реверсивного счетчика 9 поступают непрерывно, а нуль-орган 3 имеет только два. устойчивых состояния — сложение и вычитание, то при равновесном состОянии устройства нуль-орган 3 попеременно переключает реверсивный счетчик 9 в режим сложения или вычитания, "рыская" около состояния равновесия, которое и представляет результат измерения.

Для однозначного представления результата и повыаения точности измерения в известном устройстве примене- но сто- или тысячекратное занесение кода реверсивного счетчика 9 в интегрирующий счетчик 12, причем последние две или три декацы на индикацию не выводятся.

Для уяснения влияния помех на а процесс йереноса.кода из реверсивного счетчика 9 в интегрирующий счетчик

12 воспользуемся временными диаграммами (фиг. 2), На вход ключевой схемы 22 в процессе измерения поступают импульсы

22а(фиг. 2).

Импульсами, поступающими иэ блока

20 управления, триггер 23 синхронизации в определенные промежутки време— ии возбуждается и сбрасывается в исходное состояние, так что на управляющем входе. f ключевой схемы 22 появляются импульсы 22f (фиг. 2). Длительность импульсов триггера 23 синхронизации подобрана таким образом, что на выходе ключевой схемы 22 появляются пачки по девять импульсов 22 в каждой (фиг. 2). Коьачутатор 18 обеспечивает подачу импульсов 14О, 15а, 1ба, 17G на входи О схем И 1417.

Так как ревероивный счетчик 9, работающий в коде 1-2-4-2, поразрядно соединен со входами и 14-.17, то, очевидно, с приходом одной пачки иэ девяти импульсов на схемы И 14-17 в зависимости от кода реверсивного счетчика 9 на схему ИЛИ 19 может пройти через схему И 14,один импульс, через схему H 15 — два, через схему

И 16 — четыре, а через схему И 17 два импульса.

Таким образом, в зависимости от кода реверсивного счетчика 9 в интегрирующий счетчик 12 за один перенос кода может быть передано от 0 до 9 импульсов. Позицией 19 на фиг. 2 показан перенос числа шесть.

В начале измерения устанавливаются в нуль интегрирующий счетчик 12 и счетчик 13 числа вводов кода, а на входи ключевой схемы 22 из блока 20 управления начинают поступать импульсы.

При подсчете последней — сотой или тысячной пачки, счетчик числа 13 вводов кода, воздействуя на блок 2.0 управления, запрещает дальнейшее прохождение импульсов через ключевую схему 22.

815517

В предлагаемом устройстве ошибки

s передаче кода не происходит из-за подсоединения резистора R схемы запуска триггера 23 синхронизации к выходу схемы 21 совпадения.

Сигнал на выходе схемы 21 совпа,цения при отсутствии помехи равен нулю, а при появлении помехи равен единице .(появляется отрицательный потенциал 12В). Так как резистор R npu проходе помех отрывается от нулевой шины, то на вход триггера 23 синхронизации с дифференцирующей цепочки

RC перестают поступать возбуждающие его импульсы 22f (2) (фиг. 2) °

Это обеспечивает правильную передачу кода и запуск триггера 23 син- 15 хронизации возможен только после окончания действия помехи.

Таким образом, код будет передан верно (позиция 195 фиг. 2).

При наборе реверсивным счетчиком 20

9 реверсивного кода нуль-орган 3 переходит в режим "рыскания" около состояния равновесия (позиции шина "+" и шина "-" на фнг. 4), т. е. при равновесном коде в устройстве, нуль-орган 3 генерирует низкочастотные колебания (частота 5-10 Гц), а при неравновесном — генерация отсутствует, Детектор 7 (8) компенсации состоит из эмиттерного повторителя на транзисторе Т1, накопителя на емкостях С1 и

С2 и диодах Д1 и Д2 и выдержки времени на транзисторе Т2, времяэадающая цепь которой образована С2 и резисторами R3 и R2.

Пусть на шине "+" нуль-органа 3 перед положением равновесия был нулевой потенциал, а на шине "-" единичный (фиг. 4).

Работа детекторов 7 и 8 компенсации заключается в следующем. 40

При наличии на входе транзистора

Т1 отрицательного потенциала конденсатор С1 заряжается с полярностью, показанной на фиг. 3, до напряжения источника. В это время конденсатор С2 4 разряжается через резисторы R3 и

R2, поддерживая транзистор Т2 в закрытом состоянии. При поступлении на вход транзистора Т1 нулевого потенци ала трайзистор закрывается и происхо- >О дит подзаряд конденсатора С2 за. счет напряжения на конденсаторе С1.

Подбором элементов детекторов 7 и

8 компенсации можно добиться, что при наличии на их входах знакопеременного напряжения, соответствующего ком- . 5 пенсации, т. е. наличию в реверсивном счетчике равновесного кода, на выходах формируется разрешающий сигнал, в.противном случае — запрещающий. d0

В зависимости от знака имевшего место рассогласования один из детекторов 7 и 8 компенсации формирует сигнал разрешения от первого скачка нуль-органа 3, а другой — от второго.

Это видно из сравнения левых и правых частей позиций 7 и 8 (фиг. 3).

С другой стороны, при исчезновении равновесного кода (например, вследствие прихода помехи) формирование детекторами 7 и 8 компенсации запрещающего сигнала происходит в разное время. -Так, на позиции 8 фиг. 3 видно, что запрещающий сигнал детектора 8 компе =ации сформируется ранее (левая часть диаграммы), так как вму предшествовало нулевое состояние шины

"+" и, следовательно, конденсатор С2 несколько разрядился. Запрещающий сигнал детектора 7 компенсации, соответ»ственно, сформируется несколько позже, так как ему предшествовало единичное состояние шины "-" и конденсатор

С2 получит после скачка полный заряд от конденсатора С1.

Для ликвидации действия помехи с пологим фронтом достаточно подключения одного из детекторов 7 или 8 компенсации, но совместное применение двух детекторов 7 и 8 компенсации через схему 21 совпадения позволяет (выход схемы 21 совпадения), выдавать сигнал разрешения на перенос кода ю после первого, а после второго скачка нуль-органа 3, что увеличивает надежность работы схемы и выдавать сигнал запрета раньше, чем от любого нз детекторов 7 и 8 компенсации в отдельности, что уменьшает ошибку измерения, так как после исчезновения равновеси.Ф в интегрирующий счетчик 12 вносится: уже неверный код.

Совместное применение через схему

21 совпадения детекторов 7 и 8 компенсации и последовательно соединенных порогового элемента 4, триггера 5 и выдержки 6 времени позволяет эффективно и всесторонне защитить устройство от помех как с пологим, так и с крутым фронтом.

Так, при переходе помехи с крутым фронтом (скачка) срабатывает пороговый элемент 4 и немедленно выдается сигнал запрета на схему 21 совпадения.

При этом срабатывают и детекторы 7 и

8 компенсации, но не сраэу,.а спустя некоторое время.

Таким образом, применение одних детекторов компенсации для защиты от помехи типа "скачок" недостаточно эффективно, так как величина скачка может быть большой и занесение в интегрирующий счетчик 12 даже одного неравновесного кода может недопустимо исказить результат.

С другой стороны, пороговый элемент 4, триггер 5 и выдержка времени

6, как было показано ранее, не защищают устройство от помех с пологим фронтом, весьма часто встречающихся в сложных условиях металлургического производства. Испытания показывают, что предлагаемое цифровое весоизмерйтельное уст815517 ройство имеет на порядок более высокую точность по сравнению с известНЫМ.

Формула изобретения

1. цифровое весоизмерительное устройство, содержащее тенэодатчик и преобразователь "код-напряжение" подключенные ко входам элемента сравнения, © выход, которого подсоединен к нуль-органу, один выход которого подключен к последовательно соединенным пороговому элементу, триггеру и элементу выдержки времени, а второй и третий к реверсивному счетчику, выходы кото- рого поразрядно подключены к преобразователю "код-напряжение" и к устройству ввода кода, связанному с интегрирующим счетчиком и ключевой схемой, управляющий вход которой объеди- 30 нен со входом счетчика числа вводов кода, а выход последнего подсоединен к блоку управления, о. т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности взвешивания, в него вве- yg дены детектор компенсации, триггер синхронизации со схемой запуска и схема совпадения, причем вхоаы схемы совпадения соединены с выходом выцержки времени и детектора компенсации, а выход, через сопротивление и диод схемы запуска — со входом триггера синхронизации, выход которого подключен к управляющему входу ключевой схемы, а вход детектора компенсации подключен к одной из шин "сложение-вычитание" нуль-органа, причем выход блока управления через конденсатор схемы запуска подключен к диоду.

2. устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, к другой шине

"сложение-вычитание" нуль-органа подключен второй детектор компенсации, выход которого подан на третий вход схемы совпадения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 315948, кл. G 01 G 9/ОО, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

9 652447, кл. 6 01 G 23/36, 1977

{прототип).

815517

Заказ 1018/68

Тираж 702 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Митряев

Редактор A. !6ишкина Техред Е.Гаврилешко Корректор Н. Стец