Электронные цифровые весы

п 1742719 Союз СоветскыхСоцыалыстыческыхРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) П ри оритет до делам изооретений и открытий(72) Авторы изобретении Л. К. Рукина, А, Я. Шенфельд и Н. А. Безрядин Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М. И. Калинина и Ленинградский завод "Госметр(54) ЭЛЕКТРОННЫЕ ЦИФРОВЫЕ ВЕСЫ Изобретение относится к области весоизмерительной техники.Известны электронные весы с электромагнитным уравновешиванием, содержащие чувствительный элемент в виде коромысла или квад 5 рата, датчик отклонения чувствительного элемен та и систему компенсации 1. Такие весы имеют высокую точность, но большое время измерения и сложны в изготовлении и наладке.Известны также цифровые приборы, в которых использована единая астатическая система уравновешивания, исключающая необходимость применения специализированного цифрового прибора на выходе 2.Наиболее близкими к предлагаемым по технической сущности являются весы, содержащие закрепленный на подвеске чувствительный элемент, связанный с преобразователем некомпенсацин, пОдключенным к управляемым генера. торам, выходы которых подключены к вычитателю частот, подсоединенному к реверсивноМу.счетчику с прямыми и инверсивными выхо. дами, отсчетньп прибор, компенсатор и преобразователь код - аналог 3.Недостатком известного устройства являет. ся неудовлетворительная точность и надежность из-за наличия погрешности от нестабильности компенсатора, а также необходимость исполь. зования дополнительных средств для инверсии кода на отсчетном приборе.Цель изобретения - повышение точности и надежности весов.Для этого в весы введены сумматор и ло. гическая цепь в виде двух схем совпадения, триггера, ключа и источника тока, причем вхоцы лопческой:цепи подсоединены к выходам рычитателя частот и к прямым и инверсным выходам реверсивного счетчика, а выход логи. ческой цепи соединен с одним из входов сумматора, второй вход которого подключен к выходу преобразователя код - аналог. Кроме того, в описываемых весах преобразователь код - аналог выполнен в виде последовательно соединенных преобразователей кода в относительную длительность интервала вре3 74271мени и относительной длительности интервалавремени в ток.На чертеже представлена схема цифровыхвесов.Цифровые весы содержат чувствительныйэлемент 1 с нагрузочной площадкой 2, на ко-.торую устанавливают объект 3 с измеряемоймассой в, закрепленной на подвеске 4. Пре.образователь 5 некомпенсации содержит непод.вижные пластины 6 и подвижную пластину 7, Ожестко связанную с чувствительным элемен.том 1, а компенсатор 8 содержитнеподвижную часть 9, например магнитную систему,и подвижную часть, например катушку 10, закрепленную на чувствительном элементе 1. Кроме того, весы содержат управляемые генераторы 11 и 12, знакочувствительный вьтчитатель 13, частот с выходами 14 ("сложить") и 15 ("вычесть"), реверсивный счетчик 16 импульсов спрямыми выходами 17 (й) и инверсными выходами 18 (й), отсчетный прибор 19, преобра.зователь 20" код - аналог с выходом 21, состоящий из последовательно соединенных преобразователей 22 и 23 соответственно кода в относительную длительность интервала времени и относительной длительности интервала временив ток, сумматор 24 с входами 25 и 26 и выходом 27 и логическую цепь 28 с входами 29,30, 31 и 32 и выходом 33, состоящую иэ схем34 и 35 совпадения, триггера 36, "отрицательного" источника 37 тока и ключа 38, причемвходы 29 и 30 соответственно подсоединенык выходам 14 и 15 вычитателя 13 частот, входы 31 и 32 - к выходам 17 и 18 счетчика 16,выход 33 соединен с выходом 25 сумматора 24, З 5а выход 21 преобразователя 20 код - аналог -с входом; 26 сумматора 24, Кроме того, имеется регулируемый источник 39 тока, выход40 которого соединен со входом 41 сумматора 24.40Электронные цифровые весы работают следующим образом,В исходной позиции при отсутствии измеряемого объекта 3 на площадке 2 подвижнаяпластина 7, связанная с чувствительным элементом 1, находится в центральном положении,при этом управляемые генераторы 11 и 12имеют одинаковые частоты 1, и 1, а разностьчастот М на выходах 14 и 15 вычитателя 13частот равна нулю, Ю = 1, - Ф = О.50Кодовая комбинация на прямых выходах 17реверсивного счетчика 16 импульсов имеет вид"0000" , а показания отсчетного прибора 19также равны нулю.В случае необходимости для корректировкиисходного положения чувствительного элемента 1от регулируемого источника 39 тока через сумматор 24 в катушку 1 О подается ток е начального тарирования. 94В режиме измерения массы ппри установке объекта 3 на плошадку 2 чувствительный элемент 1 вместе с подвижной пластиной 7 перемещается, генераторыи 12 рассогласовы. ваются и на выходах 14 и 15 вычнтателя частот появляется сигнал разностной частоты1 ф 2Реверсивный счетчик 16 производит подсчет количества импульсов Й разностной частоты, пришедших за время процесса уравновешивания (перехопного процесса), и через прямой выход 17 управляет преобразователем 20 код - аналог, производя изменение относ тельной длительности интервала времени 4 (при постоянной длительности тактовых им. пульсов, Т = сопят) и далее, регулируя среднюю величинукомпенсационного тока , подаваемого в вйде импульсов тока одинаковой амплитуды ( = сопят), но различной относительной длительности, в катушку О компенсатора 8. Компенсационный токсоздает уравновеши. вающее усилие Р, возвращающее чувствительный элемент 1 в исходное положение. Процесс автоматического изменения величиныпроисходит до тех пор, пока на прямых выходах 17 счетчика 16 не наберется кодовая комбинация, пропорциональная измеряемой массе аобьекта 3 (с погрешностью квантования реверсивного счетчика 16).Отсчет измеряемой массы пведется но отсчетному прибору 19, который калибруется в единицах массы.После того, как было произведено уравновешивание компенсационным токомраэбалан-са чувствительного элемента 1, последний возвращается в исходное состояние, а его подвижная пластина 7 занимает центральное положение.При этом частоты 1, и Ф генераторов 11 и 12 становятся одинаковыми, разность частот ,М на выходах 14 и 15 вычитателя 13 частот равна нулю, М = О, и реверсивный счетчик 6 останавливается, запоминая набранную кодовую комбинацию, пропорциональную величине измеряемой массы щобъекта 3, При измерении массы а (взвешивании) объекта 3 во времяхпереходного процесса за счет наличия колеба. тельных звеньев (чувствительный элемент 1 и подвеска 4 и т.д.) могут быть участки "перерегулированиякогда значение комненсирующей силы Р больше значения измеряемой силы тяжести (веса) Робъекта 3, а при снятии измеряемого груза значение Р - Г можетх стать отрицательным, В эти моменты времени на схему 35 совпадения по входу 30 логичес. кой цепи 28 поступает сигнал "вычесть" с выхода 15 вычитателя 13 частот и сигналы М, получаемые с инверсных выходов 18 реверсив.7427ного счетчика 16 по входу 31 логической цени 28.В этом случае схема 35 совпадения выцает сигнал на триггер 36, который с,помошью ключа 38 подключает "отрицательный" источник 37 тока (величнной - 2 для создания запаса регулирования), который через сумматор 24 поступает на катушку 1 О компенсатора 8, изменяя направление тока в катушке 1 О, что позволяет отработать отрицательные значения силы. 10Для отключения источника 37 тока, при получении обратного соотношения сил, на схему 34 совпадения по входу 29 логической цепи 28 подается сигнал "сложить", с выхода 14 вычитателя 13 частот тока н разрешающие сигналы, 1 й по входу 32 логической цепи 28 с прямых выходов 17 реверсивного счетчика 16. В этом случае схема 34 совпадения переключает триггер 36, который отключает "отрицательный" источник 37 тока, замыкая ключ 38 на землю. 20Описанное выполнение электронных цифровых весов повышает нх точность и надежность, так как уменьЬается составляющая погрешность, обусловленная обратным преобразователем (преобразователем кода в ток) н повышается на дежность схемы за счет использования однополярного источника тока вместо двухполярного.В результате диапазон изменения тока опорного источника тока сужается, что ведет к возможности повышения точности такого опорного нс точника тока и весов в целом, особенно при измерении малых масс.Формула изобретения1. Электронные цифровые весы, содержа.щие закрепленный на подвеске чувствительный 19 6элемент, связанный с преобразователем неком.пенсации, подключенным к управляемым генераторам, выходы которых подключены к вычитателю частот, подсоединенному к реверсивному счетчику с прямыми и инверсивнымн выходами, отсчетный прибор, компенсатор и преобразователь код - аналог, о т л и ч а ю щ ие с я тем, что, с целью повышения точностии надежности, в них введены сумматор и ло.гическая цепь в виде двух схем совпадения,триггера, ключа и источника токапричем вхо.ды логической цепи подключены к выходамвычитателя частот и к прямым и. инверснымвыходам реверсивного счетчика, а выход логической цепи соединен с одним из входов сумматора, второй вход которого подключен квыходу преобразователя код - аналог.2. Весы по п, 1, о т л и ч а ю щ и е с ятем, что преобразователь код - аналог выполнен в виде последовательно соединенных преобразователей кода в относительную длительность интервала времени и относительной длительности интервала времени в ток,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Сарахов И. А. Весы в физико-химических исследованиях, М., "Наука", 1968, с, 53 - 72.2, Авторское свидетельство СССР йф 186560,кл, 6 01 В 36/01, 1964,3. Кнорринг В, Г. и др. Новый метод по.строения цифровых компенсационных приборовпля измерения механических величин. -Сб, "Цифровые измерительные и управляющиеустройства,Труды Ленинградского политехнического института им, М, И, Калинина, Л., 1965,У 256, с. 3-9 (прототип).дактор В. Зарван ктор М, Г 1 ожо Тираж 713 ЦНИИПИ Государственного комипо делам изобретений и открь 13035, Москва, Ж, Раушскан каэ 3602 10 Подписноета СССРчаб., д, 4/5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектна