Цифровое измерительное устройство для тензометрических весов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Caras Советскнк

Социалистических

Рес ублнк

К АВТОРСК©МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.08.81 (21)3334726/18-10 (и}м.кн.

G 01 6 23/36 с присоединением заявки М—

Государственный вомнтет

СССР но делам нзобретеннй н открытнй (23) Приоритет—

РЗ)УДК 681.267.7, (088 8) Опубликовано 07.0233. Бюллетень HP 5

Дата опубликования описания,07;02.83

{72} Автор изобретения

B.Â.ØåïåTîâ (71} заявитель . (54) ЦИФРОВОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ТЕНЗОИЕТРИЧЕСКИХ ВЕСОВ

Изобретение относится к высокоиэ-, мерительной технике, в частности к цифровым устройствам для регистрации веса, измеряемого с помощью тенэодатчиков.

Известно цифровое устройство для тензометрических весов, содержащее следящий автокомпенсатор, подключенный к одному из входов нуль-органа, к другому входу которого подключены тензодатчики весов, а к выходу - входы автокомпеисатора(1 1.

Это устройство не обеспечивает необходимую точность измерения.

Наиболее бпизким к изобретению по технической сущности является цифровое измерительное устройство для .тензометрических весов, содержащее тензодатчики и аналога-цифровой компенсатор, подключенные к элементу . сравнения нуль-органа с операционным усилителем, с ключом на полевом транзисторе, с разделительным конденсатором и с общей шиной питания, анализатор выходных сигналов, вход которого подключен к выходу нуль-ор-.гана а выход — к аналого-цифровому. компенсатору, и источник питания, подключенный к узлу управления, к тензодатчикам и к аналого-цифровому ком пенсатору (2 3 .

Однако известное устройство не обеспечивает необходимую точность измерения в связи с тем, что практически параметры двух полевых транзисторов, используемых в нуль-органе в качестве фаэочузствительных ключей, различны и по-разному изменяются под влиянием внешних факторов, например температуры.

Цель изобретения — позынение точ ности измерения эа счет уменьшения влияния разности изменений параметров элементов нуль-органа при измене-. нии внешних факторов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены две схемы

И, две схемы НЕ и схема ИЛИ, причем выход операционного усилителя соеди- . нен с одним из входоз первой схемы И и через первую схему НЕ с одним из входов второй схема И, узел управле ния соединен с другим вхсщом первой схемы И и через вторую схему НЕ с другим входом второй схемы И, выходы схем И подключены к входам схемы ИЛИ, образующей выход нуль-органа, затвор полевого транзистора которого соединен с узлом управления, 994928

На фиг. 2 изображены процессы перекомпенсации и недокомпенсации, кроме этого. на фиг. 2 в строке 3 показан переход раэностного напряжения Upc большого значения на малое. В процессе уравновешивания динамические перегрузки, обусловленные. конденсатором 4, устраняются ключом 6 на полевом транзисторе, на затвор которого подается управляющее напряжение П»р .(фйг. 2, строка 4) от

60 а инвертирующий вход операционного усилителя подключен к общей шина питания.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2. — графики, по" ясняющие его работу. 5

Устройство содержит элемент 1 сравнения, к одному входу которого подключен выход тензометрических датчиков 2, а ко второму — выход ана-. лого-цифрового автокомпенсатора 3, Выход элемента 1 сравнения подключен через разделительный конденсатор 4 к неинвертирующему входу операционного усилителя 5, параллельно этому же входу подсоединен ключ 6 на полевом транзисторе, затвор которого подключен к узлу 7, управления. Инвертирующий вход операционного усилителя соединяется с общей шиной. Выход операционного усилителя 5 подключен через резистор 8 к диоду 9 и к одному из входов схемы

И 10 и через схему НЕ ll к одному из входов системы И 12, узел 7 управления подсоединен к второму входу схемы И 10 и через схему НЕ 13 к второму входу схемы И 12, а выходы схемы И 10 и 12 соединены через схему ИЛИ 14 с анализатором 15 выходных сигналов. Источник 16 переменного напряжения вырабатывает синусои- 30 дальное напряжение несущей частоты.

В частном случае источник 16 переменного напряжения может представлять собой промышленную сеть 50 Гц.

Устройство работает следующим об- 35 разом.

Тенэометрические датчики 2 пре.образуют массу взвешиваемого объекта в синусоидальное напряжение несу-. щей частоты (фиг» 2, строка 1), ко» 40 торсе поступает на вход элемента 1 сравнения. При подаче команды Пуск узел 7 управления управляет процессом поразрядного уравновеши,.вания сигналом автокомпенсатора 3 сигнала датчиков 2, вырабатывая сту- . пени кодированного напряжения И (в коде 2-4-2-1) определенной длительности /фиг.2, строка 2/, в результате на выходе элемента 1 сравнения образуется разностное напряжение, фаза которого определяет для данной ступени перекомпенсацию либо недокомпенсацию. узла 7 управления. Ключ б периодически открывается в моменты at перехода через ноль синусоиды несущей частоты, а закрывается ключ 6 когда управляющее напряжение UzÄznpe высит напряжение отсечки транзистора

U (промежутки времени t„), Таким ,образом, и для положительной и

;для отрицательной полуволны раэностного напряжения используется один и тот же ключ 6. Вследствие этого на конденсаторе 4 после разряда каждый раз запоминается в момент закрытия ключа б одинаковый исходный уровень, который затем сравнивается с малым разностным напряжением. Таким образом, чувствительность к различению малого раэностного напряжения одинакова и для положительной и для отрицательной полуводны.

В отличие от известного, где фаэочувствительные свойства нульоргану сообщает пара ключей, работающих поочередно, в предлагаемом, устройстве фазу компенсации или недокомпенсации определяют схемы И 10 и 12, схемы НЕ 13 и 11 и схема ИЛИ

14. Резистор 8-и диод 9 служат для согласования выходных сигналов операционного усилителя 5 при подаХе их на схемы И 10 и 12 (в данном случае используются микросхемы серии

К 17 8 которые срабатывают от отрицательных входных сигналов) в результате после резистора 8 наблюдается напряжение U|,(фиг. 2,строка 6), в виде прямоугольных .импульсов, временное положение которых по отношению к несущей частоте определяет процесс перекомпенсации, либо недокомпенсации. Напряжение Прпоступает непосредственно на вход схема И 10 и через схему НЕ ll на вход схемы

И 12. На другой вход схемы И 10 непосредственно поступают тактовые импульсы 0 (фиг 2, стРока 5) и через схему НЕ 13 на другой вход схемы И

12 °

Процесс перекомпенсации (фиг. 2, строки 5 и 6) осуществляется следующим образом.

Напряжение При 0 совпадают по фазе, т.е. схемой И 10 и 12 выдадут сигнал совпадения (логическую 1 ), как для прямых напряжений При U так и для их инверсий после схем

НЕ ll и 13. В результате на выходе схемы ИЛИ 14 будет напряжейие U„ (фиг. 2, строка 7). Аналогично для процесса недокомпенсации на выходе схемы ИЛИ 14 наблюдается отсутствие напряжения U<(логический 0 а промежутке времени Ц .

Эти выходные сигналы поступают на вход анализатора 15 выходных сигналов, где производится качественная оценка методом стрсбирования в

994928 промежутки .t„ m количественная счетом одноименных оценок, за счет чего повьааается достоверность оценки в случаях, когда 0рприближается или сравнимо с уровнем шума и наводок в тракте нуль-органа. Таким образом., если за время включения одной ступени (8 полуволн) будет больше, чем, например, пять напряжений 0,в прбмежутках Ф„, то анализатор отключает соответствующую сту,пень:автокомпенсатора,в противном случае, оставляет включенной.

В промежуткиа выходные сигналы операционного усилителя 5 и схемы

ИЛИ 14 неопределенны ввиду неоднозначности происходящих процессов разряда конденсатора 4 и параметров операционного усилителя. Нозтому стробирование и подсчет одноименных оце-. нок схема ИЛИ 14 производится только в промежутки времени Ф,.

Экспериментальные исследования подтвердили возможность реализации предложенного технического решения и повышения точности измерения.

Формула изобретения .

Цифровое измерительное устройство для тенэометрических весов, содержащее тензодатчики и аналого-цифровой компен, подключенные. к зле" менту сравнения куль-органа с операционным усилителем, с ключом на полевом транзисторе, с разделительным конденсатором и с общей шиной питания, анализатор выходных сигналов, вход которого подключен к входу нуль-орга5 на а выход — к аналого-цифровому ,компенсатору, и источник питания, подключеннйй к узлу управления,к тензодатчикам и к аналого-цифровому компенсатору, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьиаения точности

30 за счет уменьшения влияния разности иэменений. параметров элементов нуль-органа при изменении внешних факторов, в него введены две схемы

И, две схемы НЕ и схема ИЛИ, причем !

5 выход операционного усилителя соеди» нен с одним иэ входов первой схемы И и через первую схему:НИ с одним из входов второй схема И, узел управления соединен с другим входом пер20 вой схема и и яерез вторую схему НЕ с другим входом второй схемы И, выходы схем И подключены к входам схема ИЛИ, образукщей выход нульоргана, затвор полевого транзистора

25 которого соединен с узлом управления, а инвертирукиций вход операционного усилителя подключен к общей ыине питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 608061 кл. G 03, 6 23/36 1976 °

2. Авторское свидЕтельство СССР

9 789685 кл. Q 01 G 23/36 1978 (прототип) .

9.94928

Pgrg. 2

Составитель В.Ширшов

Редактор Г.Ус Техред М.Коштура Корректор И.Шулла

Заказ 627/26 Тираж 641 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП -Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4