Весы с автоматическим уравновешиванием

обьединени урбинных л щиков 88,8)свидетельство СССР С 01 С 7/04, 1986. видетельство СССР С 01 6 7/04, 1986,ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТРИ ГКНТ СССР Н АВТОРСКОМУ/ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет повыситьточность и скорость регулирования весов с автоматическим уравновешиваниемнагрузки за счет оптимизации процессауспокоения колебаний чувствительногоэлемента весов во всем диапазоне взвешивания. Чувствительный элемент 1 поддействием веса груза 3, установленногона чашку 2, смещает кестко с ним свя1534327 4 эанные катушку 8 электромагнитного компенсатора 7 и подвижную часть 11 датчика 12 разбаланса. Сигнал с датчика разбаланса после усиления в диф 5 ференцирующем 13 и интегрирующемусилителях формирует в аналоговом сумматоре .17 компенсационный ток по первой производной, который подается в обмотку 9 электромагнитного компенса тора 7. Дополнительный ток, корректирующий колебания системы по второй производной, формируется из тех же сигналов с помощью квадратора 18 и дополнительного дифференцирующего усиИзобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к весам ,для измерения массы и моментов с автоматическим уравновешиванием нагрузки,Цель изобретения - повышейие точности взвешивания и быстродействия.На чертеже представлена функциональная схема весов с автоматическим уравновешиванием.Весы содержат чувствительный элемент 1 с груэоподьемной чашкой 2 для взвешиваемого груза 3, закрепленный на опорах 4 и 5, заделанных в основании б, и с электромагнитным компенсатором 7, содержащим катушку 8 с обмоткой 9, жестко связанной с чувствительным элементом 1. Дпя ограничения перемещения чувствительного элемента 1 под грузом 3 весы снабжены упором 10. К чувствительному элементу 1 прикреплена подвижная часть 11 датчи ка 12 разбаланса.Кроме того, схема включает дифференцирующий усилитель 13, интегрирующий усилитель 14, аналого-цифровой преобразователь 15 цифровой индикатор 16, аналоговый сумматср 17, квадратор 18, элемент управляемой проводимости 19 и дополнительный дифференцирующий усилитель 20, котсрый содержит операционный усилитель 21, постоянный50 резистор 22, регулируемый резистор 23 времяэадающий конденсатор 24 и разделительный конденсатор 25.Квадратор служит для нелинейного управления величиной проводимости в пределах от О дооо и может быть реа 5 лизован на схемах аналогового умножения на основе операционных усилителей с нелинейными элементами в цепи облителя 20, Квадратор 18 управляет элементом 19 переменной проводимости,включенным в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя21, который вместе с постоянным резистором 22, регулирующим резистором23 и конденсатором 24, определяет величину постоянной времени усилителя 20,Переменная составляющая сигнала,выделенная с помощью конденсатора 25,складывается в аналоговом сумматоре17 с сигналами усилителей 13 и 14 иувеличивает скорость гашения колебаний подвижной системы весов. 1 ил,ратной связи, управляемая проводимость19 может быть реализована на основеполевого транзистора, затвор которого соединен с выходом квадратора 18,а электроды транзистора (сток и исток)подключены параллельно к постоянномурезистору 22.Аналоговый сумматор 17 может бытьвыполнен на основе резистивного сумматора токов, подключенного к инвертирующему входу операционного усилителя, цепь обратной связи которогос выхода на вход замкнута через резистор, определяющий коэффициент егопередачи и предназначен для суммирова.ния сигналов уравновешивания и коррекции.Дополнительный дифференцирующийусилитель 20 предназначен для формирования сигнала второй производной перемещения чувствительного элемента 1и служит для коррекции измерительнойсистемы по ускорению с автоматическиоптимизируемой постоянной временидифференцирования.Весы работают следующим образом.На чашку 2 накладывают измеряемыйгруз 3 и чувствительный элемент 1,подвешенный на опорах 4 и 5 смещаетсяна величину до упора 10 при этом сдатчика 12 разбаланса поступает выходной сигнал Б на интегрирующий усилитель 14 и дифференцирующий усилигель 13,Аналоговый выходной сигнал Бинтегрирующего усилителя 14 с постоянной времени интегратора начинаетувеличиваться, При этом получает приращение и сигнал с выхода аналоговогосумматора 17, вызывая нарастание по1К + -уе .ЦЯК + -й уостоянная 50 лгде С К 5 1534стоянной составляющей компенса ционного тока 1 к,Одновременно с этим сигнал Быпоступает на вход дифференцирующегоусилителя 13, постоянная времени кото 5рого выбирается из условия обеспечения заданной скорости отработки входного возмущения и необходимого запасапо устойчивости, что Вызывает прираще 10ние напряжения У на выходе дифференцирующего усилителя 13, его знак искорость нарастания определяют величину тока первой производной 1 кп, возвращающего совместно с 1 чувствитель ный элемент 1 к положению равновесия.При прохождении подвижной системы(чувствительного элемента 1 с чашкой2 и грузом 3) исходного положения равновесия со скоростью, определяемойийерционностью подвижной системы и величиной корректирующего силового воздействия пропорционального току 1сигнал с датчика 12 разбаланса меняетзнак на противоположный и соответственно меняется направление тока 1благодаря чему происходит гашениеколебаний подвижной системы,1 При большом различии масс ненагруженной и нагруженной подвижной системы в суммарный сигнал токовой компенсации системы автоматического уравновешивания вводится дополнительный сигнал коррекции подвижной системы по второй производной (по ускорению), формируемый дополнительным дифференцирующим усилителем 20 из сигнала кор. рекции по первой производной и добавляющий дополнительное авиловое воздействие, вызванное приращением напряжения ц и пропорциональное току 1 повышающее суммарную скорость гашения собственных колебаний подвижной системы весов. Постоянная времени до 45 полнительного дифференцирующего усили-. теля 20 определяется времязадающей цепью по формуле и времени усилителя 20;55 емкость времязадающего конденсатора 24;сопротивление постоянного.резистора 22; 327 6- сопротивление регулируе 2мого резистора 23;У, - величина проводимости элемента управляемой проводимости 19.Величина сопротивления Е регулируемого резистора 23 определяется при настройке времязадающей цепи дополнительного дифференцирующего усилителя 20 под индивидуальные параметры (собственную частоту) подвижной системы нагруженных конкретных весов.Разделительный конденсатор 25 обеспечивает выделение переменной составляющей Бз и подачу ее в аналоговый сумматор 17, исключая при этом дрейф выходного напряжения операционного усилителя 21.При переходном процессе в начале взвешивания груза 3 на аналоговый сумматор 17 поступают на три входа его соответствующие напряжения, и выходной ток 1 с выхода аналогового сумматора 17 равенК К КП КПочто обеспечивает быстрое успокоение колебательного процесса подвижной системы.После успокоения колебательного процесса подвижной системы сигналы ц=О и У=О следовательно, и токи 1 - О и 1 кц =Оу при этом 1 к =1 кко . КПК; "о и сигнал У и ток 1 к , протекающий"очерез обмотку 9 компенсатора 7, пропорциональны взвешиваемой массе, значение которой в числовой Форме отображается на цифровом индикаторе 16,Формула изобретения Весы с автоматическим уравновешиванием, содержащие чувствительный элемент, снабженный электромагнитным компенсатором, выход обмотки которого связан с общей шиной питания и датчиком разбаланса, выход которого подклюцен к входам дифференцирующего и интегрирующего усилителей, аналогоцифровой преобразователь с цифровыминдикатором, о т л и ч а ю щ и е. с ятем, что, с целью повышения точностивзвешивания и быстродействия, в них.введены аналоговый сумматор, квадратор, элемент управляемой проводимости в виде полевого транзистора и дополнительный дифференцирующий усилитель, причем выход интегрирующего уси153 Ф 327 Составитель А. ВиноградовРедактор С.Патрушева Техред М.Дидык Корректор О Ципле еФие т этЗаказ 35 Тираж 1 16 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Я, Раушская наб., д. Й/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул.Гагарина, 101 лителя связан с первым входом аналогового сумматора. и через квадраторс затвором полевого транзистора, аего дополнительный выход подключенк.входу аналого-цифрового преобразователя, выход дифференцирующего усилителя связан с вторым входом аналогового сумматора и входом дополнительного дифференцирующего усилителя,выход которого связан с третьим входом аналогового сумматора, связанногос входом обмотки чувствительного элемента, при этом сток и исток полевоготранзистора подключены параллельнопостоянному резистору, включенномуЬ цепь отрицательной обратной связидополнительного дифференцирующегоусилителя,1