Автоматические весы

СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ(21) 39 (22) 22 (46) 15 (71) Пр ССР 979 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 32118/24-10(57) Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет повысить быстродействие . устройства,которое содержит чувствительный элемент 1 с датчиком некомпенсацииимеющим подвижную 7 и неподвижную 8 части, подключенным через регулирующий усилитель 9 к катушке О компенсатора 11, опорный резистор 15, аналогоцифровой преобразователь 16 с цифровым индикатором 17. Для исключенияпеременной составляющей помех иэ измерительного сигнала при индикациитекущих значений массы в автоматические весы введены устройство 18вьщеления переменной составляющей,аналоговый сумматор 9 и фильтр 20нижних частот. Устройство 18 вьделения переменной составляющей содержитразделительный конденсатор 21, не-инвертирующий, буферный усилитель 22и инвертирующий усилитель 23, постоянные резисторы 24 и 25 и регулируемый резистор 26. Устройство позволяет фиксировать текущие значениямассы с интервалом времени, равнымпериоду измерения аналого-цифровогопреобразователя 16. 1 з.п. ф-лы,Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к весам с электромагнитной системой уравновешивания,Цель изобретения - повышение. быстродействия.На фиг,1 показана структурная схе. ма автоматических весов; на фиг.2-5 - графики, поясняющие работу этих весов.Автоматические весы содержат чувствительный элемент 1 с площадкой 2 для исследуемого образца 3 (емкости для жидкости и т.п.) с неизвестной массой ш .Чувствительный элемент 1 закреплен на упругих лентах 4 и 5, заделан" ных в основание 6, и имеет датчик не- компенсации, состоящий из подвижной 7 и неподвижной 8 частей.Неподвижная часть 8 датчика не- компенсации подключена через. регулирующий усилитель 9 к катушке 10 силового компенсатора 11, содержащего магнитную систему 12 с токоподводами 13 и 14.Кроме того, весы содержат опорный резистор 15, аналого-цифровой преобразователь 16 с цифровым индикатором 17, узел 18 выделения переменной составляющей сигнала, аналоговый сумматор 19, фильтр 20 нижних частст, причем опорный резистор 15 соединен с узлом 18 выделения переменной составляющей сигнала, с первым входом аналогового сумматора 19 и с общей шиной питания.Второй вход аналогового сумматора 19 связан с выходом узла 18 выделения переменной составляющей сигнала, а выход через фильтр 20 нижних частот - с входом аналого-цифрового преобразователя 16.Опорный резистор 15, имеющий сопро.тивление К служит для съемаизмерительного сигнала Б к = 1 К,= К, ш, пропорционального компенсационному току 1 и измеряемой массе щ образцак л Э (К, - масштабный коэффициент).Узел 18 выделения переменной составляющей предназначен дпя выделения иэ измерительного сигналапеременК ной составляющей помех и для инвертин рования этого сигнала в 11 путем сдвига составляющей помех по фазе наР ЮФ 180 , получая на выходе сигнал О Он состоит из разделительного койден. сатора 21, неинвертирующего. буферно го усилителя 22 с высоким входным сопротивлением, выполненного на операционном усилителе с единичным коэф - фициентом передачи по напряжению, инвертирующего усилителя 23, обеспечивающего поворот фазы составляющихопомех на 180 и выполненного на опе 1 О 15 20 25 ЗО35 40 45 Автоматические весы работают следующим образом.На площадке 2 устанавливают исследуемый образец 3 или емкость для контроля массы при непрерывном ее поступлении в установленную емкость(расход жидкости или дозирование порошкообразных веществ), чувствительный элемент 1 смещается на величинуЬЙ, при этом с датчика некомпенсациив регулирующий усилитель 9 поступаетсигнал Ц , который после усиленияв виде компенсационного тока 1 черацианном усилителе, постоянных резисторов 24 и 25 и регулируемого резистора 26, с помощью которого обеспечивается подстройка коэффициента передачи цепи выделения переменной составляющей. Вход узла 18 выделения переменной составляющей связан через разделительный конденсатор 21, неинвертирующий буферный усилитель 22 и постоянный резистор 24 с инвертирующим входом инвертирующего усилителя 23, неинвертирующий вход которого через второй постоянный резистор 25 связан с общей шиной питания. Регулируемый резистор 26 подключен к инвертирующему входу и выходу инвертирующего усилителя 23, являющемуся одновременно и выходом узла 18 выделения переменной составляющей.Аналоговый сумматор 19 служит для сложения двух сигналов Ж и О )иКполучения выходного сигнала Б, свободного от низкочастотных составляющих помех, и выполнен на двух суммирующих резисторах 27 и 28, резисторе 29 обратной связи, резисторе 30 неинвертирующего входа и операционном усилителе 31.Фильтр 20 нижних частот предназначен для подавления высокочастотных составляющих помех, обусловленных, в основном, воздействием электромагнитных наводок на элементы измерительной цепи (регулирующий усилитель, обмотка катушки компенсатора, оперный резистор и др.) и выполнен, например, в виде Г-образного КС-фильтра (резистора 32 и конденсатора 33).рез токоподводы 13 и 14 поступает в подвижную катушку 1 О силового компенсатора 11, возвращающего чувствительный элемент 1 в исходное положение. 5Измерительный сигнал Б с опорного резистора 15 наряду с постоянной составляющей, пропорциональной измеряемой массе, содержит и случайные переменные составляющие помех У ск частотами, находящимися в полосе пропускания системы автоматической компенсации. К появлению помех в измерительном сигнале Б приводят, например, колебания площадки 2, виб рации основания, собственные колеба-. ния в системе автоматической компенсации и электромагнитные наводки наэлементы измерительной цепи. Измерительный сигнал Б (фиг.2, участок 200-1) поступает на первый вход анало -гового сумматора 19 и на вход узла18 выделения переменной составляющейсигнала, на выходе которого сигналпеременной составляющей Б сдвинут 25о кпо фазе на 180 относительно входа.Инвертированный сигнал переменнойсоставляющей помех Б , выделенныйкс помощью узла 18 выделения переменной составляющей фиг.3, участок 300-1), поступает на второй вход аналогового сумматора 19. В точке А аналогового сумматора 19 осуществляетсясложение двух сигналов, при которомиз сигнала У вычитается сигнал пере кменной составляющей Б , результирующий выходной сигнал 1) , снимаемыйКс выхода операционного усилителя 31,по абсолютной величине соответствуетпостоянной составляющей измерительного сигнала Б и содержит лишь некомпенсированные из-за различия в фазовых сдвигах высокочастотные составляющие помех, вызванные наличиемэлектромагнитных наводок (фиг.4 учас ток 0-1),4Высокочастотные составляющие подавляются фильтром 20 нижних частотв качестве которого может быть использован КС-Фильтр (32 и 33) с постоянной времени, выбираемой по наивысшей частоте помехи. Малая постоянная времени этого фильтра практическине сказывается на динамике измерениямассы.55Сигнал Бна выходе фильтра 20нижних частот (фиг,5, участок 0-1)отображает значение постоянной составляющей измерительного сигнала П которая соответствует истинному значению текущего значения массы. Сигнал Бпоступает на вход аналогоцифрового преобразователя 16, который с помощью цифрового индикатора 17 циклически отображает изменение массы во времени. При плавном поступлении массы в тару, расположенную на площадке 2, например при поступлении жидкого или сыпучего материалов, изменение измерительного сигнала Б имек ет характер, изображенный на Фиг.2, участок 1-2, Суммирован "е игналов У и инвертированного сигнала перекменной составляющей 1 Г, (Фиг. 3, участок 1-2) в точке А аналогового сумматора 19 обеспечивает на его выходе появление сигнала Г (фиг,4, участок 1-2), повторяющего по Форме характер изменения массы на грузоприемной площадке весов.Сигнал Уп на выходе фильтра 20 нижних частот (Фиг,5, участок 1-2) отображает значение постоянной составляющей, соответствующее истинному приращению массы,На цифровом индикаторе 17 будет фиксироваться приращение поступающей массы в виде монотонного приращения цифр на младших декадах за время измерения аналого-цифрового преобразователя 16, которое составляет О,1- ,0,2 с. Непрерывная оцифровка значений взвешиваемой массы позволяет контролировать процесс расхода жидких и дозирования сыпучих веществ и по достижении заданного значения прекращать подачу веществ (фиг.2-5, участок 2-3). сПрименение в весах устройства выделения переменной составляющей аналогового сумматора, фильтра нижних частот, соответствующих функциональных связей и технических решений основных устройств схемы позволяет фиксировать текущие значения массы с интервалом времени, равным периоду измерения аналого-цифрового преобразователя 0,1-0,2 с, что повьппает бытродействие при эксплуатации весов в условиях повьппенных вибраций основания, включая измерение массы на подвижном основании, а также быстродействие весов при динамическом контроле расхода и дозирования жид: ких и порошкообразных материаловУк Составител Техред В.Е В. Ширшовар 1(орректор Л.Патай Редактор А,Лежнин Заказ бб 57/3 Тираж 705 НИИПИ Государств по делам изобре 13035, Москва, Ж Подпинного, комитета СССРений и открытий аушская на изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 127 б 9Формула изобретения 1. Автоматические весы, содержащие чувствительный элемент с датчиком некомпенсации, подключенным к 5 регулирующему усилителю, выход которого подключен к одному концу обмотки силового компенсатора, другой конец которой через опорный резистор соединен с общей шиной питания, и 1 О аналого-цифровой преобразователь, к выходу которого подключен цифровой индикатор, о т л и ч а ю щ и е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в них введены узел выделе ния переменной составляющей сигнала, аналоговый сумматор и фильтр нижних частот, причем один вход аналогового сумматора и вход узла выделения переменной составляющей сигнала подклю чены к концу обмотки силового компенсатора, соединенному с опорным резистором, другой вход аналогового сумматора подключен к выходу узла выделения переменной составляющей сигнала, третий вход - к общей шине питания, а выход аналогового сумматора через фильтр нижних частот соединен с входом аналого-цифрового преобразователя.2. Весы по и.1, о т л и ч а ю - щ и е с я тем, что узел выделения переменной составляющей сигнала выполнен в виде неинвертирующего буферного усилителя с. разделительным конденсатором на входе и инвертирующего усилителя с регулируемым резистором в цепи обратной связи, причем инвертирующий вход инвертирующего усилителя соединен через первый резистор с выходом неинвертирующего буферного усилителя, а неинвертирующий вход через второй резистор подключен к общей шине питания.