Автоматические весы

(56) 1. Авторское свидетельство СССРР 775627 кл. 6 01 6 7/04, 1979.2. Патент ФРГ Р 2601165,кл. 6 01 С 7/02 (прототип)(54)(57) 1. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЕСЫ,содержащие магнитоэлектрическуюсистему уравновешивания нагрузкис подвижной катушкой и датчикомразбаланса, чашку для установки измеряемого груза, калиброванный груз,аналого-цифровой преобразователь,вычислитель действительного значениямассы, цифровой индикатор, запоминающее устройство индикации, выход которого связан с входом цифровогоиндикатора, о т л и ч а ю щ и е с ятем, что, с целью повышения производительности и точности измерений.за счет автоматизации процесса периодической юстировкв, в них введенывертикальный стержень, жестко связанный с подвижной катушкой и снабженный внутренним и наружным конуса ми фиксации чашки и калибровочногогруза, Электромагнитные фиксаторычашки, электромагнитные фиксаторыкалибровочного груза, программноереле времени, фильтр, счетчик, блоквычитания, один вход которого соединен с выходом датчика разбаланса,а другой - с выходом Фильтра, регу-лятор, вход которого соединен с выходом блока вычитания, а выход -через подвижную катушку и аналого"цифровой преобразователь соединенс первым входом нычитателя действительного значения массы, постоянноезапоминающее устройство калибровки,выход которого соединен с вторымвходом вычислителя действительного значения массы, вспомогательный генератор, выход которого соединен с в одом Фильтра и входом счетчика, управляющий вход которого соединен с выходом программного реле времени, при этом первый выход счетчика соединен с третьим входом вычислителя действительного значения массы и одним из входов электромагнитного фиксатора чашки, второй выход счетчи". ка соединен с четвертым входом вычислителя действительного значения массы, входом электромагнитного Фиксатора колибровочного груза и вторым входом электромагнитного Фиксатора чашки, третий выход счетчика соединен с входом вспомогательного генератораЗ и первым входом запоминающего устройства индикации, второй вход которого соединен с выходом вычислителя действительного значения масси,.2. Весы по и. 1, о т л и ч а ю - щ и е с я тем, что вычислитель дейв Яствительного значения массы содержит блок вычитания кодов и запоминающее устройство коррекции нуля, вход которого соединен с одним из входовблока вычитания кодов и первым входом блока вычисления действительного значения массы, блок деления, один иэ входов которого соединен с выходом блока вычитания кодов, а второй вход блока деления соединен с вторым входом вычислителя действительного значения массы, блок умножения и запоминающее устройство калибровки управляющий вход которого сое-.динен с четвертым входом вычислителя действительного значения массы, а выход запоминающего устройства калиб: ровни соединен с одним иэ входов блока умножения, второй вход которого соединен с выходом блока вычитания кодов, запоминающее устройство тары и блок вычитания тары, один вход которого соединен с выходом блока умножения и входом запоминающего.устройства тары, выход которого связан с вторым входом блока вычитания тары, причем выход блока деления соединен с входом запоминающего устройства калибровки, а управляющий 1Изобретение относится к областивесоизмерительной техники, в частности к весам с магнитоэлектрическойсистемой уравновешивания нагрузки.Известны автоматические весы и 5весоизмерительные устройства, содержащие магннтоэлектрическую системууравновешивания нагрузки, чашку, калиброванный груз, аналого-цифровойпреобразователь (АЦП), запоминающие10устройства и цифровой индикатор Я) .Однако эти весы имеют недостаточные производительность,:стабильность,точность измерений и сложную конструкцию механизма наложения калиброванного груза для поверки цены деления, т,к. калибровка.и тарированиепроизводятся оператором и через,пульт управления, наложение калиброванного груза производится либо вручную, либо сложным механизмом с системой рычагов с кулачками и приводом,включаемым с пульта управления, стечением времени происходит уходточки равновесия (нуля) и изменениецены деления и оператор вынужден.ручным способом стабилизироватьточность измерений.Наиболее близкими по техническойсущности к изобретению являютсявесы, содержащие магнитоэлектрическую 30систему уравновешивания нагрузки сподвижной катушкой и датчиком разбаланса, чашку для установки измеряемогО груза, калиброванный груз, АЦП,вычислитель действительного значения 35масси цифровой индикатор, запоминающее устройство индикации, выход ко,торого связан с входом цифровогоиндикатора,12) .Недостатками известных весов яв" 40.ляются невысокая производительность,низкая"точность измерений и сложность конструкции, поскольку взвешивание производится с помощью двухпоследрвательных операций, одно из 45которых - калибровка цены деления,занимает значительное время, необходимое для наложения и снятия чашки и калиброванного груза с помощьюинерционного механизма сложной конструкции, содержащего систему рычагов 50с кулачками и дополнительным приводом. вход запоминающего устройства коррекции нуля и выход блока вычитания тары соединен соответственно с третьимвходом н выходом вычислителя действительного значения массы,2Цель изобретения - повышение производительности и точности измере. ннй за счет автоматизации процесса измерения и периодической юстировки весовЭта цель достигается тем, что весы, содержащие магнитоэлектрическую систему уравновешивания нагрузки с подвижной катушкой и датчиком разбаланса, чашку для установки измеряемого груза, калибровочный груз, АЦП, вычислитель действительного значения массы, цифровой индикатор, запоминающее устройство индикации, выход которого связан с входом цифрового индикатора, введены вертикальный стержень, жестко связанный с подвижной катушкой и снабженный внутренним и наружным конусами фиксации чашки и калиброванного груза, электромагнитные фиксаторы чашки, электромагнитные фиксаторы калиброванного груза, программное реле времени, фильтр, счетчик, блок вычитания, один вход которого соединен с выходом датчика разбаланса, а другой - с выходом филь тра, регулятор, вход которого соеди.- нен с выхоцом блока вычитания, а выход - через подвижную катушку и АЦП соединен с первым входом вычитателя действительного значения массы, постоянное запоминающее устройство калибровки, выход которого соединен с вторым входом вычислителя действительного значения массы вспомогаР/ тельный генератор, выход которого соединен с входом фильтра и входом счетчика, управляющий вход которого соединен с выходом программного реле времени, при этом первый вход счетчика соединен с третьим входом вычислителя действительного значения ,массы и одним из входов электромагнитного фиксатора чашки, второй выход счетчика соединен с четвертым входом вычислителя действительного значения массы, входом электронакопительного фиксатора калиброванного груза и вторым входом электромагнитного фиксатора чашки, третий выход счетчика соединен с входом вспомогательного генератора н первым входом запоминающего устройства индикации, второй вход которого соединен с выходом вычислителя действительного значения массы,При этом вычислитель действительного значения массы содержит блок вычитания кодов и запоминающее устройство коррекции куля, вход которого соединен с одним из входов блока вычитання кодов и первым входом блока вычисления действительного значения массы, блок деления, один из входов которого соединен с выходом 10 блока вычитания кодов, а второй вход блока деления соединен с вторым входом вычислителя действительного значения массы, блок .множения и запоминающие устройства калибров ки, управляющий вход которого соединен с четвертым входом вычислителя действительного значения массы, а выход запоминающего устройства калибровки соединен с одним из входов "блока умножения, второй вход которого соединен с выходом блока вычитания кодов, запоминающее устройство тары и блок вычитания тары, один вход Которого соединен с выходом блока умножения и входом запоминающего устройства тары, выход которого связан с вторым входом блока вычитания тары, причем выход блока деления соединен с входом запоминающего устройства калибровки, а управляющий вход запоминающего устройства коррекции нуЛя и выход блока вычитания тары соединены соответственно с третьим входом и выходом вычислителя действительного значения массы. 35 На чертеже представлена схемапредлагаемых автоматических весов.Весы содержат магнитоэлектрическую систему 1 уравновешивания нагрузки 2 с подвижной катушкой 3, чашку4, калиброванный груз 5, АЦП 6, вычислитель 7 действительного значениямассы, запоминающее устройство 8индикации, цифровой йндикатор 9 45счетчик 10, программное реле 11 времени, вспомогательный генератор 12,фильтр 13, блок 14 вычитания, регулятор 15, постоянное запоминающееустройство 16 калибровки, вертикаль,ный стержень 17, жестко связанныйчерез пальцы 18 и диск 19 с подвижной катушкой 3 и снабженный внутренним 20 и наружным 21 конусами, фиксирующими чашку 4 по наружному конусу22 и калиброванный груз 5 по внутреннему конусу 23. Электромагнитные.Фиксаторы 24 предназначены для удержания и фиксации калиброванного груза 5 и электромагнитные фиксаторы25 - для удержания и Фиксации чаш. бОки 4,Электромагнитные Фиксаторы 24 и25 содержат электромагниты 26 с пере.мещающимися внутри электромагнитастержнями 27, возвращаемыми в исход ное положение пружинами 28 до упоров 29 и 30,Вычислитель 7 действительного значения массы нагрузки содержит блок 31умножения, блок 32 вычитания, запоминающее устройСтво 33 калибровки,блок 34 деления, запоминающее устрой .ство 35 коррекции нуля, блок 36 вычитания тары, запоминающее устройство37 тары, кнопки 38 Тара.Весы имеют датчик 39 разбаланса,подвижная часть которого жестко связана с диском 19 подвижной катушки 3.Выход датчика раэбаланса 39 связанс одним из входов блока 14 вычитания.Электромагнитные фиксаторы 24 и 25связаны с соответствующими выходами1 и 2 счетчика 10, управляющий входкоторого связан с реле 11 времени,два выхода 1 и 2 - с вычислителем действигельного значения массы, третийвыход счетчика соединен с одним иэвходов запоминающего устройства 8индикации и входом вспомогательногогенератора 12, выход которого связанс входом счетчика 10, и через фильтр13 блока 14 вычитания, регулятор 15соединен с подвижной катушкой 3 ивходом - АЦП 6.Выход постоянного запоминающегоустройства 16 калибровки связан содним иэ входов блока 34 деления выфчислителя действительного значениямассы. 7.Выход АЦП 6 связан через блок 32вычитания кодов с одним иэ входовблока 31 умножения, второй вход которого через запоминающее устройство 33калибровки, блок 34 деления, блок32 вычитания кодов и запоминающееустройство 35 коррекции нуля соединенс выходом АЦП преобразователя 6,Входы управления запоминающихустройств калибровки 33 и коррекциинуля 35 связаны по соответствующимканалам со счетчиком 10Весы работают следующим образом.В исходном положении счетчик 10стоит в положении. 1 И , при котороуавспомогательный генератор 12 выключен, нулевое напряжение с его выходачерез Фильтр 13 подается на вычитающий вход блока 14 вычитания.На запоминающее устройство 8 индикации поступает сигнал разрешениязаписи. Электромагнитные фиксаторы24 и 25 выключены, калиброванныйгруз 5 находится на стержнях 27 электромагнитных Фиксаторов 24, не касаясь наружного конуса 21 стержня 17,чашка 4 находится на внутреннем конусе 20 стержня 17.В этом режиме весы измеряют массугруза 2 на чашке 4, который вызывает перемещение стержня 17 с подвижной катушкой 3. Сигнал, пропорциональный этому перемещению, с датчикаразбаланса 39 подается через блок 14вычитания (на втором его входе напряжение равно нулю) на вход регулятора 15, который изменяет ток в подвижной катушке 3, измеряемая нагрузка 2 уравновешивается силой электромаг ) нитного взаимодействия подвижной катушки 3 с магнитоэлектрической системой 1 (постоянный магнит) и подвижная катушка 3 со стержнем 17 возвращается в исходное положение.Так в катушКе пропорционален ,10 массе взвешиваемого груза и измеряет-. ся ЛЦП б. Код с выхода которого через блок 32 вычитания кодов, блок 31 умножения, блок 36 вычитания тары и и запоминающее устройство 8 индикации 15 поступает на цифровой индикатор 9, . с табло которого считывается значение массы взвешиваемого груза.Через определенные промежутки . времени, определяемые периодом им- пульсов с выхода программного реле.11 времени,производится автоматическая юстировка весов.При этом импульс с выхода реле 11 времени,"сбрасывает счетчик 10 в 25 состояние О, при котором включается вспомогательный генератор 12, а запоминающее устройство индикации 8 переходит в режим хранения, что обеспечивает неизменными последниепоказания весов в период калибровки,Сигнал с выхода вспомогательного генератора 12 переключает счетчик 10 в положениеи одновременно через фильтр 13 поступает на вход блока 14 вычитания, напряжение на входе кото; З 5 рого плавно нарастает, Регулятор 15 изменяет ток в катушке 3 так, чтобы напряжение на его входе оставалось неизменным, и перемещает стержень 17 с катушкой 3 до тех пор, пока 4 О напряжение на выходе датчика разбаланса 39 не будет равно напряжению на выходе фильтра 13, стержень 17 с катушкой 3 перемещается вверх.По сигналу счетчика 10 срабатывают электромагнитные Фиксаторы 25 и стержни 27 перемещаются вовнутрь, удерживая чашку 4 после опускания стержня 17 с катушкой 3 вниз после окончания импульса с вспомогательного 5 О генератора 12.Чашка 4 с грузом 2 остается на стержнях электромагнитных фиксато: ров 25.Счетчик 10 подает разрешение на запись в запоминающее устройство 35коррекции нуля,в которое записывается код, сооответствующий массе подвижной системы (катушка 3 со стержнем 17) без чашки 4 и калиброванного груза 560Второй импульс вспомогательного генератора 12 аналогично предыдуще" му вызывает плавный подъем и опускание катушки 3 со стержнем 17, при этом счетлик 10 переключается в по(1 ИЗ. б ) Кукод на выходе АЦП б, соответствующий массе чашки с грузом и подвижной системе (катушка со стержнем); код, записанный в запоминающее устройство коррекции нуля;код, записанный в запоминающее устрдйство калибровкиСк 1Нк= -цкод,записанный в постоян-. ное запоминающее устройство 1 б калибровки и соответствующий значению истинной массы калиброванного груза 5; ложение 11, при котором с его выхо=да подается команда на электромагнитные Фиксаторы 24 и 25, которые сра.батывают.При опускании стержня 17 калиброванный груз 5 остается на наружномконусе 1 стержня 17, так как стержниэлектромагнитных фиксаторов 24 перемещаются наружу, а чашка остаемсяна стержнях 27 электромагнитных Фиксаторов 25. Калиброванный груз накладывается на подвижную системукатушку 3 со стержнем 17, а чашка4 с измеряемым грузом 2 изолирована.В положении 11 счетчика 10 записьинформации в зайоминающее устройстро35 коррекции нуля блокируется, а взапоминающее устройство 33 калибровки разрешается. В блоке 32 вычитаниякодов вычитается иэ выходного кода 1ЛЦП б (масса катушки со стержчем 17плюс масса калиброванного груза 5)код массы катушки со стержнем иззапоминающего устройства 35 коррекцииакуля и на результат вычитания Бв блоке 34 деления делися содержимое Ск постоянного запоминающегоустройства 1 б калибровки. Выходнойш ="-"код ( йэ блока 34 деления записы-вается в запоминающее устройство 33калибровки,Третий импульс вспомогательногогенератора 12 аналогично предыдущим.вызывает подъем и опускание катушки,со стержнем 17 и переключает счетчик10 в положение 111 , при которомотключается питание от. электромагнитных фиксаторов 24 и 25, и стержни 27возвращаются пружинами 28 в исход-ные положения до упоров 29 и 30,при этом чашка 4 с грузом 2 находится на внутреннем конусе 20 стержня17 а калиброванный груз 5 - на стержнях электромагнитных фиксаторов 24..Весы находятся в. исходном положении. Код, поступающий на Цифровойиндикатор 9 при измерении нагрузки 2после юстировки весов равен1059441 аз 9818/4 Подписное Патент", .Проектная,4 Н - результат вычитания кодовсоответствующих записяммассы калиброванного грузас подвижной системы, получаемых на. выходе АЦП б приположениях 1 и 1 счетчика 10,Показания цифрового индикатора после цикла юстировки не зависят от дрейфа чувствительности и начального положения равновесия (нуля) подвижной части весов.При взвеаивании насыпного веса . предусмотрено устройство вычитания тары, срабатывающее от нажатия кнопки 38 Тара. Как показывают исследования, дрейфчувствительности и нуля весов за 5 2 ч работы в 5 раз больше, чем за1020 мин. При применении изобрете . ния и осуществления автоматическойюстировки весов каждые 10 - 15 мин,которая осуществляется без перерыва 10 цикла взвешивания за несколько секунд, повышается точность иэ-мерений и производительностьвесов.