Силоизмерительное устройство

 

Г,Р, Круль, И,и, Данилевич и Ю,В, Цербинин у.-, .I л

/ г 1

Научно-исследовательский и проектный институт и о комплекснои автоматизации нефтяной и химической промышленности (НИПИ "Нефтехимавтомат") (72) Авторы изобретения (7! ) Заявитель (54) СИЛОИЗИЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОйСТ80

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано при построении как измерительной силы, так и весов уравновешивающего преобразования.

Известно весоизмерительное устрой- 5 ство с автоматической коррекцией дрейфа нуля или тары, проводимой по внешним командам. Эти весы астатического уравновешивания содержат в цепи обратной связи два широтно-им- 1О пульсных модулятора преобразующих: один - показания основного счетчика в последовательность основных компенсирующих импульсов тока, а другой— показания счетчика тары или дрейфа нуля в последовательность дополнительных импульсов компенсирующего тока (1).

Основным недостатком укаэанных весов является то, что при их испольго зовании в условиях с длительным меж- . поверочным периодом, реально существующие помехи, например сетевые, мо2 гут исказить показания счетчика тары или дрейфа нуля, что приведет к недостоверности всей серии измерений.

Кроме того, в них не предусмотрена возможность линеаризации характеристики преобразования, Наиболее близким по технической сущности является силоизмерительное устройство астатического уравновешивания, содержащее рычажный усилитель, механический узел установки нуля, . магнитоэлектрический обратный преобразователь, индикатор некомпенсации, соединенный с входом управляемого генератора, импульсов и шиной реверса первого счетчика, счетный вход которого соединен с выходом управляемого генератора импульсов Г2 3.

Недостатком известного силоизме" рительного устройства является отсут" ствие возможности коррекции дрейфа нуля без непосредственного воздейст" вия на упругие элементы подвески рычажной системы, а также отсутствие, элемента 1 из положения равновесия, 3 97989 возможности линеаризации выходной характеристики преобразования.

Целью изобретения является повышение точности силоизмерительного устройства путем асуществления опера- > ций по коррекции дрейфа нуля без непосредственного воздействия нв механические узлы и по линеаризации вы" ходной характеристики преобразования.

1 10

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены преобразователь длительность импульса - код, программируемый дешифратор и три блока задержки, при этом выход второго счетчика через первый блок задержки соединен с одним входом триггера, а выход блока сравнения через последовательно соединенные второй и третий блоки задержки соединен с вторым входом триггера, выход которого через преобразователь длительность импульса - код соединен с входом программируемого дешифратора, выход которого соединен с входами управления первого и третьего блоков задерж,ки.

На фиг. 1 представлена блок-схема силоизмерительного устройства; на фиг, 2 - процесс линеаризации выходной характеристики.

Силовоспринимающий и сравнивающий элемент 1, например выполненный в

° виде рычага на шарнирной опоре, связан с катушкой 2 магнитоэлектрического преобразователя 3 и механическим узлом 4 установки нуля, Перемещение элемента 1 контролируется индикатором 5 некомпенсации, соединенным с входом управляемого первого генератора 6 импульсов и шиной ре46 верса первого счетчика 7. Выходы триггеров счетчика 7„а также выходы триггеров второго счетчика 8 соединены со схемой 9 сравнения кодов, вход счетчика 8 соединен с выходом второго генератора 10 импульсов. Выход счетчика 8 через первый блок 11 задержки соединен с одним входом триггера 12. Выход схемы 9 сравнения через последовательно соединенные второй 13 и третий 14 блоки задержек соединен с другим входом триггера 12, выход которого соединен с входами преобразователя 15 длительность импульса - код и переключателя 16, дру- зэ гой вход последнего соединен с источником 17 образцового тока, а выход соединен с катушкой 2 магнитоэлектрического преобразователя 3.

Выход преобразователя 15 соединен с входом программируемого дешифратора

18, выходы которого соединены с входами управления блоков 11 - 14 задержек..

Работа предлагаемого и известного устройств для измерения силы основана на компенсации измеряемой силы силой, создаваемой магнитозлектрическим обратным преобразователем

3 при взаимодействии магнитного поля с импульсным током в подвижной катушке(2)При выведении силовоспринимающего под воздействием измеряемой силы Г по сигналу индикатора 5 некомпенсации осушествляется заполнение счетчика 7 результата измерения импульсами от генератора б, По мере роста числа импульсов, поступивших на. счетчик 7, увеличивается длительность импульсов, формируемых триггером 12.

При этом триггер 12 устанавливается, например, в единичное состояние импульсами переполнения счетчика 8 при непрерывном заполнении последнего импульсами от генератора 10. В нулевое состояние триггер l2 устанавливается импульсами с выхода схемы 9 сравнения в момент равенства кодов в счетчиках 7 и 8, При нахождении триггера 12 в единичном состоянии открывается переключатель 16, через который источник

17 образцового тока, подключается к подвижной катушке 2 магнитозлектрического преобразователя 3.

В начальном состоянии при нулевом времени задержки в блоках 11, 13 и

14 задержек осуществляется определение характеристики преобразователя сила " цифра, используя показания счетчика 7 результата измерения.

В зависимости от характера нелинейности зти характеристики могут иметь вид, представленный кривыми 1 на фиг. 2а, б, в.

Из-за воздействия различного рода дестабилизирующих факторов (вибрация, температура) на.механические узлы устройства для измерения силы (механический узел 4 установки нуля и шарнирные опоры силоприемного элемента 1) происходит смещение нуля устройства.

Введенный в устройство блок 13 задержки предназначен для коррекции

25

Формула изобретения

40

3 9798 дрейфа нуля, а блоки 11 и 14 задержки - для коррекции погрешности нелинейности характеристики преобразования устройства.

Линеаризация характеристики преобразования заключается в параллель" ном переносе ее определенных участков по оси ординат таким образом, чтобы результирующая погрешность преобразования не превышала заданной. Пунктир- i0 ные линии, Параллельные идеальной ха- рактеристике преобразовайия линии

2 на фиг. 2а, б, в) определяют зону допустимых погрешностей преобразования. !5

В предлагаемом устройстве линеариэация характеристики преобразования, т.е. повышение точности, достигается введением корректирующих сигналов таким образом, чтобы характеристика преобразования находилась в зоне -допустимых погрешностей преобразования.

В установившемся режиме при уравновешивании коменсирующей и измеряемой сил длительность импульсов компенсирующего тока поддерживается системой.автокомпенсации постоянной. Задержка импульсов от схемы 9 сравнения или счетчика 8, которую можно интерпретировать как стремление соответственно увеличить или уменьшить длительность импульса на выходе триггера 12 автоматически компенсируется эа счет изменения показания счетчика 7.

Преобразование длительность импульса - код осуществляется преоб" . разователем 15. Дискретность преобразования выбирается в зависимости от .количества вводимых корректирующих поправок и топологии зон их введения. Например, при введении 5-10 доправок достаточно осуществить разбивку интервала 0-Т на 53 эоны, т.е. рсего на двадцать участков.

Программируемый дешифратор 18 вырабатывает управляющие сигналы в за висимости от результата преобразования длительности импульса в код преобразователем 15,по программе, 50 вводимой в дешифратор 18 при градуировке устройства для измерения силы.

8 связи с тем, что в процессе эксплуатации устройства воздействие внешних факторов на механизм может привести к дрейфу нуля переменного знака, в устройстве предусмотрено принудительное смещение нуля (после градуировки устройства) на величину, обеспечивающую неизменность знака ухода нуля в процессе эксплуатации.

Смещение нуля может осуществлять- . ся либо механическим узлом 4 установ-. ки нуля, либо созданием дополнитель" ной силы, совпадающей по знаку воз-, действия на силовоспринимающий эле" мент 1 с измеряемой силой F.

Сведение к нулю получаемого при этом показания в счетчике 7 обеспечивается изменением времени задержки блоком 13 импульса с выхода схемы 9 сравнения.

Положительный эффект достигается эа счет повышения метрологических характеристик предлагаемого устройства достаточно простыми средствами, тогда как обеспечение тех же характеристик известными методами за счет повышения метрологических характеристик отдельных. звеньев в тракте преобразования требует значительных затрат как на разработку подобных приборов, так и организацию их производства.

Силоиэмерительное устройство, содержащее силовоспринимающий элемент, связанный с магнитоэлектрическим преобразователем, который соединен с источником образцового тока посредст" вом переключателя, связанного с выходом триггера, механический узел установки нуля и индикатор некомпенсации, соединенный с первым генерато- ром импульсов и шиной реверса перво" го счетчика, счетный вход которого соединен с выходом первого генерато" ра импульсов, а выходы первого и второго счетчиков подключены к блоку сравнения кодов, при этом счетный вход второго счетчика соединен с выходом второго генератора импульсов, о т л и ч а ю щ е е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены преобразователь длительность импульса - код, программируемый дешифратор и три блока задержки, при этом выход второго счетчика через первый блок задержки соединен с одним входом триггера, а выход блока сравнения через последовательно соединенные второй и третий блоки задержки соединен с вторым входом триггера, выход которого через преобразователь длительность импульса - код

7 979899 соединен:с входом программируемого дешифратора, выход которого соединен с входами управления первого и третьего блоков задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 653516, кл. G 01 G 7/04, 02.08.76.

2. Алиев Т.M. Данилевич И.М, и др. Автоматические измерители дав5 ления для обьектов нефтяной промышленности. М ° ВНИИОЗН 1972, с. 13-16 (прототип).

979899

Фиг. 2

Составитель Н. Вовчук

«Редактор»В. Иванова Texpeg С.Мигунова Корректор И. Ватрушкина

Заказ 9345/29 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Н-35 Рачшская наб а. 4/5

Филиал Il11I1 "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4