Автоматический весовой порционный дозатор с цифровым управлением

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическивРеслублик(22) Заявлено 2310.81 (21) 3348548/18-10 1 э 1 М Кл з С 01 С 13/28 с присоединением заявки Мо Государственный комитет СССР Ло делам изобретений и открытийОпубликовано 280283. Бюллетень Мо 8Дата опубликования описания 28083 1) Заявител Куйбышевский филиал Всесоюзного института по проектировани организации энергетического строительства "Оргэнергострой 54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЕСОВОЙ ПОРЦИОННЫЙ ДОЗАТОР С ЦИФРОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМже иИзобретение относится к весоизмерительной технике.Известен весовой порционный дозатор, содержащий циферблатный указатель с преобразователем угла поворота стрелки в линейное перемещение,связанный с датчиком перемещения,аналого-цифровой преобразователь,соединенный с арифметическим бло"ком, подключенным совместно с задатчиком к узлу сравнения 1 :В этом устройстве не обеспеченанеобходимая точность, поскольку приизменении внешних условий изменяются параметры датчика и других элементов измерительного тракта.Наиболее близким к предлагаемомупо техническо,сущности является, автоматически% весовой порционный 2 Одозаторс цифровым управлением, содержащий циферблатный указатель спреобразователем угла поворота стрезыки в линейное перемещение, индуктивный датчик перемещения, выводыкоторого через управляемый коммутатор подключены к входу аналогоцифрового преобразователя, соединенного с арифметическим блоком, подключенным совместно с задатчиком кблоку цифрового сравнения, и блок управления, выходы которого подключены к входам управляемого коммутатора и к арифметическому блоку 1 2 1.В этом дозаторе приняты меры для снижения дополнительной погрешности позирования за счет измерения неизвестной дозы в, несколько тактов совместно со специально сформирован ными на входе измерительной системы тестами. Это позволяет получить дополнительную информацию не только об измеряемой величине, но и о текущих значениях параметров функции преобразования измерительной системы и исключить эти нестабильные параметры иэ конечного результата. Однако данное устройство имеет низкую точность и надежность, так как в нем принята кусочно-параболическая аппроксимация функции преобразования массодозирующей системы, в связи с чем число тактов измерения, необходимых для определения те кущего значения дозы, увеличивается до четырех. Это значительно повышает динамическую составляющую погрешности измерения.Устройство-прототип имеет так значительную погрешность аппроксации, так как каждый 1-ый участок функции преобразования, аппроксимируемый отрезком параболы, не может быть меньше 59, где 3 - длина отдельной секции катушки индуктивного датчика. Уменьшение длины В с целью снижения погрешности аппроксимации ведет к увеличению общего числа п секций обмотки, что значительно Усложняет технологию изготовления датчика с большим числом идентичных одна О другой секций. Это,в свою очередь, приводит к тому, что в отдельных тактах измерения участвуют отличающиеся по своим параметрам один от другого индуктивные преобразователи, 15 что ведет к снижению точности доэн- рования за счет возрастания погрешности неидентичности.Цель изобретения - повышение точности эа счет уменьшения погрешности аппроксимации измерительной функции.Укаэанная цель достигается тем, что индуктивный датчик перемещения выполнен в виде двух соленоидных, катушек с ферромагнитными сердечниками, первая иэ которых исполнена из основной и двух расположенных по ее краям идентичных вспомогательных секций, а вторая катушка испол-нена из одной секции, идентичной основной и одной вспомогательной секциям первой катушки, причем в дозатор введен рычаг, одно плечо которого соединенос преобразователем угла поворота стрелки в линейное перемещение, а другое - на разных расстояниях.от опоры рычага сое динено с ферромагнитньвщ сердечниками индуктивного датчика перемещения. 40На чертеже показана схема доза- тора.Дозатор содержит циферблатный указатель 1 с преобразователем 2 45 угла поворота стрелки в линейное перемещение, соединенный с левым плечом рычага 3, индуктивный датчик 4, ферромагнитные сердечники 5 и 6 которого соединены с правым плечом рычага 3. Датчик 4 содержит две соленоидные катушки 7 и 8, причем катушка 7, имеющая выводы 9-12, содержит три секции основную и две идентичные вспомогательные, распо.ложенные по ее краям. Катушка 8,55 имеющая выводы .13 и 14, содержит одну секцию, идентичную основной и одной вспомогательной секциям катуш ки 7. Выводы катушек 7 и 8 подключены к входу управляемого коммута тора 15, выход которого подключен к входу аналого-циФрового преобразователя (АЦП) 16. На выходе АЦП 16 включен арифметический блок 17, вы ход которого соединен с одним из 65 входов блока 18 цифрового сравнения,к второму вход" которого подключенэадатчик 19. К управляющему коммутатору 15 и к входу арифметического блока 17 подключены выводы блока 20 управления,Предлагаемый дозатор работаетследующим образом,При поступлении доэируемого материала в грузоприемный бункер (непоказан) стрелка циферблатного указателя 1 отклоняется на уголпропорциональный текущему значениюмассы Р, Имеем сС = Е (Р) . Угол с 6с помощью преобразователя 2 преобразуется в лийейное перемещениех = Е а)., вследствие чего происходит изменение индуктивности датчика 4 в функции перемещения Ь =д ЕЗ (х) . С помощью АЦП 16 осуществляется преобразование Ь в цифровойкод М И Е 4 (Ь). таким образом,величина кода на выходе АЦП функционально связана с значением массы Р дозируемого материала в грузоприемном бункере ИХ(Р).Если преобразования Рбмк и оВХосуществляются по линейному закону,то все последующие преобразованияявляются йелинейными. Вследствиеэтого функция преобразования измерительного тракта дозатора, такженелинейна.Принцип действия предлагаемогодозатора основан на том, что егофункция преобразования с достаточной точностью может быть представлена некоторым числом отрезков прямых видаи аР + Ь, 1 1,2,п,гдеп - число отрезков аппроксимации;Р - измеряемая доза,а, в - коэффициенты функциипреобразования, определяемые физическимипараметрами массоизмерительной системы и являющиеся случайными функциями времени.Изменение. коэффициентов а и Ъ под влиянием внешних факторов, а также вследствие временного дрейфа параметров самоиэмерительнойф систеьи являются источниками погрешностей измерения дозы.Для исключения влияния нестабильности указанных коэффициентов, а также из значений на точность дозирования проводится три такта измерения дозы, в процессе которых к входу АЦП 16 с помощью управляемого коммутатора 15 в любой последовательности подключаются следующие пары выводов катушек 7 и 8: выводы 9 и 11,10 и 12, 13 и 14.В исходном состоянии при Р = 0 ,сердечники 5 и 6 устанавливаются в одинаковые положения соответственно относительно катушек 7 и 8В процессе дозирования при поступлении материала в грузоприемный бункер сердечники начинают смещаться в направлении, указанном нафФиг, 1 стрелкой. При смещении преобразователя 2 на расстояние х сердечник 7 смещается на расстояниеа сердечник 8 - на расстояние к х. При этом подключение к входу АЦП 16 выводов 10 и 12 катушки 7 вместо 9 и 11 соответствует смещению сердечника 5 относительно 15 этой катушки на расстояние е, равное длине вспомогательной секции. Таким образом, электрические сигналы на выходе АЦП 16 связаны с перемещением соответственно зависимос О тямиИ = аЕх +ЬХ: а(3 с х +е) +Ь;МЭаВх+о, 25 где к и кз - постоянные коэффициенты передачи рычага:СЪ, (" ЧБ " Ьб где К= -835Ь-"Учитывая линейную зависимость меж"ду х и р для текущего значения мас-:сы Р имеемР=1 х,где У - коэФфициент пропорциональ. 40ности, определяеьый параметрами только механических узлов циферблатногО.указателя.Таким образом . 454-м 1Р =9 К -фъ-ЯВычисление веса осуществляются ариф-.метическим блоком 17.Как видно из формулы нестабыль Оные параметры а и Ь иэмерительысйсистемы не входят в конечное выражение для Р и таким образом их нестабильность не снвжает точностьизмерения дозы. это позволяет повысить точность доэирования за счетисключения как мультипликативнойсоставляющей погрешности, о ределяемой коэфФициентом а, так и аддыФыв-,, ной составляющей погрешности, определяемой коэффициентом Ь, Точностьдозирования зависит только от стабильности параметров 9 и к, которые могут быть выполнены с требуемой дляпрактики степенью точности. 65 Абсолютные значения 9 и к выбираются из условия минимума погрешности кусочно-линейной аппроксимации функции преобразования массоизмерительной системы.Сигнал, пропорциональный рассчитанному текущему значению дозы, поступает на один из входов блока 18 цифрового сравнения, на второй вход которого подается сигнал, пропорциональный заданной дозе в задатчике 19. При равенстве сигналов на обоих- .входах. блока 18 с его выхода поступает сигнал на закрытие впускного затвора расходного бункера (не показан),.Изготовлен опытный образец предлагаемого дозатора и проведены его лабораторные испытания, подтверждающие его эффективность и возможность обеспечения высокой точности дозирования в широком дйапазоие изменения внешних. условий.Экономический эффект от использования изобретения обусловлей повьиаениемточности дозирования.Формула изобретенияАвтоматический весовой порционный дозатор с цифровым управлением, содержащий циферблатный указатель спреобразователем угла поворота стрелки в линейное перемещение, индуктивный датчик перемещения, выводы которого через управляемый коммутаторподключены к входу аналого-цифрового преобразователя, соединенного с арифметическим блоком, подключенным совместно с задатчиком к блоку цифрового сравнения,и блок управления, выходы которого подключены к входамуправляемого коммутатора и к арифметическому блоку, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности заяет уменьшения погрешности аппроксимации ызмери. тельной функции, в нем индуктивный датчик перемещения выполнен в виде двух соленоыдных катушек с ферромагнитными сердечниками, первая из которых выполнена из основной и двух расположенных по ее краям идентычных вспомогательных секций, а вторая катушка выполнена из одной секции, идентичной основной и одной вспомогательной секциям первой катушки, причем в дозатор введен рычаг, одно плечо которого соединено с преобразователем угла поворота стрелки в линейное перемещение, а другое - на разных расстояниях от опоры рычага соединено с ферромаг"1000773 Составитель В. ШиршовТехред Т. Маточка Корректор В. Бутяга Редактор М. Янович Э Заказ 1360/40 Тираж 641 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб , д. 4/54 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Р тными сердечниками индуктивногодатчика перемещения,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР9 201700, кл. Г 01 С 19/34, 1965.2. Авторское свидетельство СССР9 699345, кл. 6 01 С 13/28, 1977