Электрический преобразователь для весов с циферблатным указателем

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 3(51) 6 01 6 23 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ов ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Киевский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительный институт(56) 1. Авторское свидетельство СССР .В 673861, кл, 6 01 6 13/28, 1977.2. Авторское свидетельство СССР В 717555, кл. С 01 6 13/28, 1978 (прототип),(54)(57) ЭЛЕКТРИЧЕСКИИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ВЕСОВ С ЦИФЕРБЛАТНЫМ УКАЗАТЕЛЕМ, содержащий сельсин-фазовращатель, ротор которого соединен с осью циферблатного указателя, а обмотка ротора через фильтр низких частот соединена с входом нуль- органа, источник синусоидального питания, преобразователь фаза-код и блок индикации, о т л и ч а ю щ и й,ЯО 1048329 А с я тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения влияния асимметрии фаз источника синусоидального питания, в него введены микро-ЭВМ, мультиплексор, два дополнительных нуль-органа, фазовращатель и инвертор, причем источник синусоидального питания подключен к одной обмотке статора сель- сина-фазовращателя, к входу второго дополнительного нуль-органа и к входу фазовращателя, выход которого соединен с второй обмоткой статора сельсина-фазовращателя и с входом первого дополнительного нуль-органа, выход которого и выход нуль-органа подключены к входам мультиплексора,а выход второго дополнительного нуль органа подключен к преобразователю фаза-код и через инвертор к мультиплексору, выход которого через преобразователь фаза-код соединенс микро-ЭВМ, выходы которой подключены Я к мультиплексору и к блоку индикации.11;зобретение относится к весоиэмерительной технике, в частности квспомогательным устройствам для весов.Известно весоизмерительное устройство, содержащее сельсин-датчик, ротор которого связан с осью стрелкииндикатора дозы, Формирователи импульсов, фазовращатели, нуль-орган,блок управления и регистрирующийприбор,10В этом устройстве сельсин-датчикработает в режиме многофазного фаэовращателя Г 1 .Недостаток устройства заключается в неуцовлетворительной. точности при питании обмоток сельсина многофазным напряжением, имеющим, какправило, асимметрию Фаэ.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяэлектрический преобразователь для весов с циферблатным указателем, содержащий сельсин-фазовращатель, ротор которого соединен с осью циферблатного указателя, а обмотка ротора через фильтр низких частот соединена с входом нуль-органа, источник синусоидального питания, преобразователь фаза-код и блок индикации 23Недостаток устройства состоит в том, что он не учитывает влияние асимметрии трехфаэной системы, питающих обмотки статора сельсина напряжений, на точность преобразования.Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения влияния 35 асимметрии фаз источника синусоидального питания.Поставленная цель достигается тем, что в электрический преобразователь для весов с циферблатным ука О зателем, содержащий сельсин-фазовращатель, ротор которого соединен с осью циферблатного указателя, а обмотка ротора через Фильтр низких частот соединена с входом нуль-органа, источник синусоидального питания, преобразователь Фаза-код и блок индикации, введены микро-ЭВМ, мультиплексор, два дополнительных нуль-органа, Фазовращатель и инвертор, приО чем источник синусоидального питания подключен к одной обмотке статора сельсина-фазовращателя, к входу второго дополнительного нуль-органа, и к входу Фаэовращателя, выход которого соединен со второй обмоткой статора сельсина-фаэовращателя и с входом первого дополнительного нуль-органа, выход которого и выход. нуль-органа подключены ко входам. мультиплексора, а выход второго дополни тельного нуль-органа подключен к преобразователю фаза-код,и через инвертор к мультиплексору, выход которого через преобразователь фаза-код соединен с микро-ЭВМ, выходы которой подключены к мультиплексору и к блокуиндикации.На Фиг. 1 представлена блок-схемаэлектрического преобразователя длявесов с цифербл-тным указателем;на фиг. 2 - блок-схема преобразователя Фаза-код.Устройство содержит генератор ( источник ) 1 синусоидального питания,фазовращатель 2, сельсин 3, Фильтр 4низких частот, нуль-органы 5 6 и 7,мультиплексор 8, преобразователь 9фаза-код, инвертор 10, микро"ЭВМ 11и блок 12 индикации.Сельсин 3 имеет статорные обмотки 13, 14 и 15 и роторную обмотку 16.Ротор сельсина 3 механически связан с осью стрелки циферблатногоуказателя весов (не показаны ).Преобразователь 9 фаза-код (фиг.2)содержит генератор 17 прямоугольныхимпульсов, схему 18 логического умножения, счетчик 19 импульсов, формирователи 20 и 21 импульсов попереднему Фронту входных сигналов итриггер 22,Формирователь 20 линейной связи23 связан с выходом нуль-органа 7,а формирователь 21 линейной связи24 - с выходом мультиплексора 8.Клеммы 25 являются выходом преобразователя 9 и подключены к микроЭВМ 11,Устройство работает следующимобразом.Синусоидальное напряжение с генератора 1 поступает на фазовращатель 2, который производит поворотФазы на величину, близкую к 60 Полученная двухфазная система напряженийи О 2 поступает на обмотки13 и 14 статора сельсина 3,При таком подключении векторынапряжения А, В, С на обмотках 13,14 и 15 сельсина 3 образуют трехФазную систему, причем20 - О43го - и2 1(г)С =В соответствии с методом симметричных составляющих эту систему можно разбить на системы прямой, обратной и нулевой последовательнос: -(д+ ь+ с) (г )о 3 Д . -(Дс 2 С) (3) 3Д =(Д+8 ас) (+)2 Эгде б - фазный множитель, равный27комплексному числу . 3 еА Ач,А - векторы напряжений нулевой,прямой и обратной последовательностей.При выбранной схеме подключенияобмоток 13, 14 и 15 статора сельсина 3 вектор А нулевой последоваОтельности всегда равен нулю.Если модули векторов питающихнапряжений О.) и О 2 равны, а уголмежду ними составляет точно 60 О,то вектор А обратной последовательности также равен нулю, В этомслучае система напряжений на обмоТках статора сельсина содержит только прямую последовательностькоторая приводит к появлению в роторе 15сельсина вектора магнитного поля,вращающегося по ходу движения стрелки циферблатного указателя.Если угол между векторами Оч и02 не равен 60 и отличается от него 2 Ов пределах10, то в системе напряжений, питающих обмотки 13, 14и 15 сельсина 3, появляется обратнаяпоследовательность, вектор А 2 который можно определить согласно выражению (4 ). Это,приводит к появлениюв роторе сельсина составляющей вектора магнитного поля, вращающегосяв обратном направлении по отношениюк вектору магнитного поля, наводимомтоками прямой последовательности,Пересекая обмотки ротора сельсина, магнитные потоки прямой и обратной последовательностей наводятв ней ЭДС индукции ЕПричемЕсй)=Еяч В)п(й Ч -)+Е Б 1 п хх -.о+где Е Е - амплитуды ЭДС наводимые 4 ОАч А 2"магнитными потоками и обратной последовательностей;начальные фазы ЭДС прямойч2и обратной последовательностей;угол поворота ротора сельсина относительно статора.Напряжение, снимаемое с обмоткиротора сельсина, подается на фильтр4 нижних частот, к выходу которого50подключен нуль-орган 5 (Фиг. 1.Ввиду высокого входного сопротивления фильтра 4 это напряжение можносчитать равным ЭДС Ес.Сигнал на выходе нуль-органа 5 55представляет собой импульсы прямо угольной формы, передний Фронт которых совпадает с моментом измененияполярности Е (Ф)с минуса на плюс, а",задний фронт совпадает с моментом 6 Оизменения полярности с плюса на минус.Передний фронт импульса на выходенуль-органа 7 совпадает с моментомизменения полярности напряжения Оч генератора 1 с минуса на плюс, азадний - с плюса на минус.Нуль-орган 6 преобразует напряжен:. О,; . поступающее с выхода Фазовращателя 2,в импульсы прямоугольнойформы аналогично нуль-органу 7,В зависимости от кода адреса,поступающего на мультиплексор 8 скро-ЭВМ 11 к входу преобразователя 9 подключается либо выход нульоргана 5, либо выход нуль-органа 6,либо выход инвертора 10.Сигналы с выходов мультиплексора 8 и нуль-органа 7 поступаютсоответственно на формирователи импульсов 21 и 20 формирующих импульсы по переднему фронту этихсигналов, Импульс формирователя 21устанавливает триггер 22 в единичноесостояние и сбрасывает счетчик 19,Импульсы генератора 17 поступают навход схемы 18 и далее на вход счетчика 19 пока импульс, поступающий сФормирователя 20 не сбросит триггер22. Когда триггер 22 находится в нулевом состоянии в счетчике 19 содер-жится код преобразования. Сигналыс выходных клемм 25 поступают в микро-ЭВМ 11,Генераторы синусоидальных сигналов низкой частоты имеют общий недостаток, заключающийся в нестабильности частоты генерируемого напряжения. С изменением частоты напряжения О изменяется и фаза напряжечия О на выходе фазовращателя, что,свою с ередь,приводит к появлениюобратн.й составляющей системы питающих обмоток статора сельсина напряжеи,лл ислючения влияния обратнойсостагляющей на результаты иэмереий:,редусмо;репы 2 режима: настройки и измерения, В режиме настройкиизменяется частота и Фаза системынапряжений Ц 02, В режиме измерения производится вычисление углаповорота ротора сельсина относительно статора с у .етом этих параметров.В режиме настройки микро-ЭВМ 11вначале выдает на вход мультиплексора 8 код адреса инвертора 10 исчитывает с выхода преобразователя .9двоичный код половины периода питающего напряжения, значение угловойчастоты которого вычисляется по формуле(6 )Затем на вход мультиплексора 8 от микро-ЭВМ 11 поступает код адреса нуль-органа 6 и производится считывание кода отрезка времени между передним фронтом опорного сигнала (сигнала, поступающего с выхода нуль-органа 7 ) и передним фронтом сигнала, поступающего с нуль-органа 6. Вычисление сдвига25 Составитель В,Ширшоведактор А.Долинич ТехредВ,Далекорей Корректор А.Зимокосов ираж 643дарственногоизобретенийа, Ж, Рауш Подписн омитета СССР. открытий кая наб., д, 4/е Заказ 7919/47 ВНИИПИ Гос по делам 113035, МоскФилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул ектная,по Фазе между напряжениями О, и 0 производится по ФормулеЧ:шф ,Используя векторные уравнения 1, 2,3 и 4, по ,известному углу 9 между векторами 01 и 0 определяют амплитуды (ь.,) и (А)векторов А.) и А прямой и обратной последовательностей и угол между ними ду .Дзлее, учитывая одинаковый коэфФициент трансформации для напряжений прямой и обратной последовательностей, находят отношениеВ = - а(8)А) 1 1Едг 1 "г 1Значения начальных фаз Ч ипрямой и обратной последовательностей находятся путем решения си):темы уравнений(З)В режиме измерения с микро-ЭВМ 11 на мультиплексор 8 поступает код адреса нуль-органа 5 и с выхода преобразователя 9 считывается код отрезка времени 1 с между передним Фронтом опорного импульса, поступающего с нуль-органа 5. Затем находится угол поворота стрелки циферблатиого указателя путем решения уравненияэ 1 ь(ц) +Ч -ч)з 1-цй+У -0, О)С 2 Это уравнение получено из уравнения ( 5 ) с учетом равенства Е = 0св момент появления переднего фронтасигнала на выходе нуль-органа 5,С целью повышения быстродействия 5 это уравнение решается приближеино.В начале определяется значение угла Ч из условия, что магнитное полетоков обратной последовательности отсутствует1 О)=цф + (11) Затем выводится поправкаучитывающая наличие токов обратной последо- вательности Вес материала в грузоприемном устройстве определяется согласно 20 выражениюгде Р- максимальное значение веса,соответствующее повороту оси стрелки циферблатного указателя на угол 27 .У - угол, соответствующий нулевому показанию стрелки циферблатного указателя. 30 . Вычисленное значение веса Р поступает в блок индикации 14 и можетбыть использовано в алгоритме управления, дозатором.Технико-экономическое преиму" З 5 щество данного преобразователя посравнению с известными заключается вповышении точности измерения,