Цифровое весоизмерительное устройство

(57) Изтельной ь 18,лос сится к изм етение о ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИСАНИЕТОРСНОМУ СВИ 3885135/24-1018. 04. 8515.12,86. Бюл. У 46(56) Авторское свидетельство СССРВ 870960, кл. С 01 С 7/04, 1979,Авторское свидетельство СССРУ 960540, кл. С 01 С 7/04, 1980. ОВОЕ ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УС ехнике и позволяет повысит быстродействие устройства, котороесодержит компенсационную катушку О,датчик перемещения 2, интегрирующийширотно-импульсный регулятор 5 токакомпенсационной катушки 1 О, ключ 6со стабилизатором 7 эталонного тока,накопительные счетчики 8, блок 9 индикации, узел 4 коррекции с развязывающим усилителем 11. Для повышениябыстродействия в цифровую системувведены балансный модулятор 12, источник 15 опорного напряжения, узел16 формирования сигнала компенсациипомех, Фазосдвигающую цепочку 22,узел 16 формирования сигнала компенсации помех содержит последователно включенные разделительную цепьФильтр 21 нижних частот, широкопо1276914 ный регулируемый усилитель 20 низкойчастоты, Введение новых элементов иобразование новых связей между элементами устройства позволяет при любых амплитудах и фазах помех в начале и в конце цикла измерения поддер 1Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к весам с электромагнитной системой уравновешивания.Цель изобретения - повышение быстродействия.На чертеже показана структурная схема цифрового весоизмерительного устройства.Устройство содержит чувствитель- О ный элемент 1 (груэоприемное устройство) с датчиком 2 некомпенсации (датчик перемещения), резистор 3, узел 4 коррекции, интегрирующий широтно-импульсный регулятор 5, ключ 5 6, стабилизатор 7 эталонного тока, накопительные счетчики 8, блок 9 индикации, компенсационную катушку 1 О, раэвязывающий усилитель 11, балансный модулятор 12, выполненный на опе 20 рационном усилителе 13, резистор 14 в составе источника 15 опорного напряжения, узел 16 формирования сигнала компенсации помех, состоящий из конденсатора 17 разделительной цепоч ки 18, имеющей резистор 19, регулируемого широкополосного усилителя 20 низкой частоты и фильтра 21 нижних частот, и фазосдвигающую цепочку 22.Входы узла 4 коррекции, фазосдви гающей цепочки 22 и узла 16 формирования сигнала компенсации помех подключены к выходу датчика 2 некомпенсации.К входам развязывающего усилителя 11 подключены выходы узла 4 коррекции, регулятора 5 и стабилизатора 7 (через ключ 6) и один конец компенсационной катушки 10, соединенный через резистор 3 с общей шиной питания.4 О Другой конец катушки 10 соединен с выходом развязывающего усилителя 11,Источник 15 опорного напряженияподключен к первому входу балансного живать постоянство среднего значенияпроинтегрированной величины сигнапа,благодаря чему числовое значение всчетчиках Я оказывается независимым,от измерений, что сокращает время измерения, 1 з.п. ф-лы. 1 ил. 2модулятора 12, второй вход которого соединен с выходом узла 6, а выход - с входом стабилизатора 7 эталонного тока.. Вход регулятора 5 соединен с выходом фазосдвигающей цепочки 22, а выход подключен к входу ключа 6 и входам накопительных счетчиков 8, выходы которых соединены с блоком 9 индикации.Узел 16 образован из последовательно соединенных разделительной цепочки 18, фильтра 21 нижних частот и усилителя 20.Балансный модулятор 12 предназначен для компенсации влияния помех на формирование среднего значения уровновешивающего тока в катушке 1 О, оносуществляет модуляцию опорного напряжения сигналом помехи: при положитель-ном приращении длительности импульса регулятора 5 получают пропорциональное отрицательное приращение тока стабилизатора 7.Узел 16 осуществляет выделение переменной составляющей помехи из входного сигнала с помощью конденсатора 17, при этом постоянная времени Т=КС цепи 18 выбирается порядка одной се" кунды и более,Назначением фильтра 21 является ослабление амплитуды переменных составляющих, находящихся за границей полосы пропускания системы автоматического уравновешивания (обычно20-30 Гц).Фазосдвигающая цепочка 22 служит для согласования фазовых сдвигов. Устройство работает следующим образом.В установившемся режиме чувствительный элемент 1 (грузоприемное устройство) уравновешивается элек1276914 тромагнитной силой, создаваемой током Хкомпенсационной катушки 1 О.При изменении груза перемещается чувствительный элементи сигнал с датчика 2 с помощью регулятора 5 изменяет длительность замыкания ключа 6,В результате изменения среднего тока компенсационной катушки 10 грузоприемное устройство возвращается в 10 исходное уравновешенное положение.Сигнал регулятора 5 поступает также на накопительные счетчики 8, выполняющие функцию цифрового интегрирования. 15Заданную точность измерения обеспечивают стабилизатор 7 эталонного тока и источник 15 опорного напряжения.Устойчивость системы регулирона ния обеспечивает узел 4, вводящий сигналы первой и второй производных от сигнала, поступающего с датчика 2 некомпенсации.На второй вход балансного модулятора 12 поступает сигнал переменной составляющей, пропорциональный по величине сигналу помех, действующе-.му на входе регулятора 5. При этом выделение переменной составляющей З 0 помехосуществляется с помощью разделительной цепи 18, а вход широкополосного регулируемого усилителя 20 низкой частоты защищен от воздействия перегрузок на верхних частотах переменной составляющей помех фильтром 21 нижних частот,Воздействие вибраций на чувствительный элемент весов эквивалентно 40 появлению переменной составляющей в ускорении свободного падения, например синусоидальной, а следовательно, появлению кажущегося изменения мгновенного значения измеряемой массы. 45 При этом с датчика 2 на вход широтно-импульсного регулятора 5 поступает промодулированное частотами вибраций напряжение, изменяющее моменты закрывания ключа 6, Это же напряже ние поступает на вход узла 16 формирования сигнала компенсации помех, частотные свойства которого выбираются такими, чтобы обеспечить минимальное запаздывание переменных состав ляющих помехи в тракте компенсации от выхода датчика 2 до второго входа ключа 64Регулировкой коэффициента усиления н канале выделения переменной составляющей достигается требуемьп уровень модуляции опорного напряжения синфазной составляющей помехи.Узел б формирования сигнала компенсации помех выделяет и усиливает переменную составляющую помех для того, чтобы интегрирование выходного сигнала широтно-импульсного регулятора 5 как в цифровой (накопительные счетчики), так и в аналоговый (разнязывающий усилитель 11), совпадало, т.е. приращение длительности широтно- импульсного сигнала под воздействием помех сопровождалось пропорциональным уменьшением среднего за период широтно-импульсного значения выходного тока стабилизатора 7 эталонного тока.При этом интегрирование (усреднение) полезного сигнала в накопительных счетчиках 8 не зависит от амплитуды и фазы сигналов помех, благодаря чему снижается до минимума копичество циклон усреднения (время накопления) и при полном совпадении значений интегралов, полученных н цифровой и аналоговой формах, достаточно одного первого цикла измерения установившегося значения с псследующим совпадением всех остальных результатов с разбросом не более одной единицы на миллион. Применение н цифровой системе балансного модулятора, источника опорного напряжения, схемы формирования сигнала компенсации помех, фазосдвигающего звена и соответствующих элек-. трических связей позволяет при любых амплитудах и фазах помех н начале и в конце цикла измерения поддерживать постоянство среднего значения проинтегрированной величины сигнала, благодаря чему числовое значение н накопительных счетчиках оказывается независимым от измерения к измерению,что сокращает время измерения до 23 с при времени цифрового интегрирования 1 с. Формула и з о б р е т ения Цифровое весоизмерительное устройство, содержащее чувствительный элемент с датчиком некомпенсацли, подключенным через узел коррекции к первому входу разнязынающего усилителя, к второму входу которого год1276914 2. Устройство по п,1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что узел формирования сигнала компенсации помех выполнен в виде последовательно соединенных разделительной цепочки, фильтра нижних частот и.широкополосного регулируемого усилителя низкой частоты. Составитель В,ШиршовТехред В.Кадар Редактор А,Лежнина Корректор Л,Патай Заказ 6657/33 Тираж 705 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 ключены через ключ выходы широтноимпульсного регулятора и стабилизатора эталонного тока, к третьему входуодин конец компенсационной катушки 5силового уравновешивания чувствительного элемента, соединенный черезрезистор с общей шиной питания, а квыходу - другой конец компенсационной катушки, и блок индикации, подключенный к выходу накопительныхсчетчиков, входами подключенных квыходу широтно-импульсного регулятора, отличающееся тем,что, с целью повышения быстродействия, в него введены узел формирования сигнала компенсации помех, входкоторого подключен к выходу датчиканекомпенсации, источник опорного напряжения и балансный модулятор, пер вый вход которого соединен с выходомисточника опорного напряжения, второй вход - с выходом узла формирования сигнала компенсации помех, авыход балансного модулятора подключен к входу стабилизатора эталонноготока, и введена фаэосдвигающая цепочка, вход которой подключен к выходудатчика некомпенсации, а выход - к вхо.ду широтно-импульсного регулятора,