Цифровые весы

,801089423 3(59 С 01 С 04 Ъ,:,ий,йф ф,. ФОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРии иии ииииииаиии и иииииии(72) В.Г.Кнорринг, В.С.Моисейченко, Л.К.Рукина и Г,А. Сальникова (71) Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М.И.Калинина(56) 1, Авторское свидетельство СССР У 742719, кл. С 01 С 23/36, 1978.2, Авторское свидетельство СССР У 966502, кл, С 01 С 7/02, 1981 (прототип).(54)(57), ЦИФРОВЬБ ВЕСЫ, содержащие чувствительный элемент с преобразователем некомпенсации, подключенным к двум управляемым генераторам, вы" ходы которых соединены с входами , вычитателя частот, и реверсивныйсчетчик, кодовые выходы которого подключены к отсчетному прибору и к одним входам схемы совпадения кодов, другие входы которой подключены к выходам циклического счетчика, соединенного с генератором, а выходк одному входу фазового компаратора,выход которого соединен с управляющим входом ключа, связывающего ис.точник тока с одним входом сумматора, к другому входу которого подключен источник тока компенсации тары, а к выходу - катушка системы электромагнитного уравновешивания,о т .л и ч а ю щ и е с я тем, что, с целью повышения точности за счет автоматической коррекции нуля, в них введены знакочувствительный запоминающий элемент, узел совпадения кодов коррекции и переключатель, причем входы переключателя соединены с выходами вычитателя частот, первые выходы "Сложить" и "Вычесть" - с соответствующими входами реверсивного счетчика, а вторые выходы "Сложить" и Вычесть" - с входами "Вычесть" и Сложить" энакочувствительного запоминающего элемента, выходы которого подключены к одним входам узла совпадения кодов коррекции, другие входы которого соединены с выходами циклического счетчика, а выход - с другим входом фазового компаратора.Изобретение относится к весоизмернтельной технике, в частности к весам с электромагнитным уравновешиванием.Известны цифровые весы с электро магнитным уравновешиванием, содержащие чувствительный элемент с груэоприемной площадкой, систему электрического уравновешивания, включающую в себя два управляемых генератора, выходы которых поданы на входы вычитателя частот, реверсивный счетчик, преобразователь код-аналог, выполненный в виде последовательно соединенных преобразователей кода в относительную длительность интервала времени и относительной длительности интервала времени в ток, выход которого через сумматор, к второму входу которого подключен источник 20 тока тары, соединен с компенсатором, отсчетное устройство, подключенное к кодовым выходам реверсивного счетчика, причем преобразователь некомпенсации связан с входами управляе. - мых генераторов Г 1Недостаток весов заключается в неудовлетворительной точности, что обусловлено дрейфом нуля узлов в статическом режиме. 30 Наиболее близкими по технической сущности кизобретейию являются цифровые весы, содержащие чувствительный элемент с преобразователеи не- компенсации, подключенным к двум управляемым генераторам, выходы которых соединены с входами вычитателя частот, и реверсивный счетчик, кодовые выходы которого подключены к 40 отсчетному прибору и к одним входаи схемы совпадения кодов, другие входы которой подключены к выходам циклического счетчика, соединенного с генератором, а выход - к одному вхо ду фазового компаратора, выход которого соединен с управляющим входом ключа, связывающего источник тока с одним входом сумматора, к другому входу которого подключен источник тока компенсации тары, а к выходу - катушка системы электромагнитного уравновешивания23. 50 Недостаток известных весов также. заключается в неудовлетворительной55точности, обусловленной погрешностью,вызванной дрейфом нуля элементов иузлов весов в статическом режиме. Цель изобретения - повьшение очности эа счет автоматической коррекции нуля,Поставленная цель достигаетсятем, что в цифровые весы, содержащиечувствительный элемент с преобразователем некомпенсации, подключеннымк двум управляемым. генераторам, выходы которых соединены с входами вычитателя частот, и реверсивный счетчик, кодовые выходы которого подключены к отсчетному прибору и кодним входам схемы совпадения кодов,другие входы которой подключены квыходам циклического счетчика, сое"диненного с генератором, а выходк одному входу фазового компаратора,выход которого соединен с управляВщим входом ключа, связывающего источник тока с одним входом сумматора,к другому входу которого подключенисточник тока компенсации тары, а квыходу - катушка системы электромагнитного уравновешивания, введенызнакочувствительный запоминающийэлемент, узел совпадения кодов коррекции и переключатель, причем.входы переключателя соединены с выходами вычитателя частот, первые выходы "Сложить" и "Вычесть" - с соответствующими входаии реверсивногосчетчика, а рторые выходы "Сложить"и "Вычесть"- с входаии "Вычесть" иСложить зиакочувствительнбго задоминающего элемента, выходы которогоподключены к одним входам узла совпадения кодов коррекции, другие входы которого соединены с выходамициклического счетЧика, а .выход - сдругим входои фазового коипаратора.На фиг. 1 показана схема цифровых весов; на фиг, 2 - графики, поясняющие их работу,Весы содержат чувствительный элемент 1 с грузоприеиной площадкой 2для груза 3, масса Ф .которого измеряется, систему 4 подвески, преобразователь 5 некомпенсации, состоящийиэ неподвижных пластин 6 и подвижной 7, жестко связанной с чувствительным элементом. 1, компенсатор 8,содержащий неподвижную часть - магнитную систему 9 и подвижную - измерительную катушку 10, закрепленнуюна чувствительном элементе 1, систему 11 электрического уравновешивания, состоящую иэ управляемых генераторов 12 н 13, вычитателя 14 частот,реверсивного счетчика 15 и преобра89423 1 О 15 45 50 5. 3 10 зователя код - аналог 16, включающего опорный генератор 17, циклический счетчик 18, цепь 19 совпадения кодов, фазовый компаратор 20, токовый ключ 21 и стабилизатор 22 тока. Кроме того, весы содержат знакочувствительный запоминаюпрюй элемент 23, узел 24 совпадения кодов коррекции, переключатель 25, отсчетный прибор 26, регулируемый источник 27, тока тары и сумматор 28 токов.КонСтруктивно чувствительный элемент 1, грузоприемная площадка 2 и измерительная катушка 10 жестко скреплены и образуют подвижную сис" ; тему весов.Работа весов основана иа компенсаций силы тяжести груза Ркгя электромагнитной силой Е "ффп афа Р=вфю оЦх Р" вннх где 1 н - измеряемая масса груза 3;в .ускорение свободного падения груза;Ь - индукция в зазоре магнит"ной системы 9;1 - длина провода в измерительной катушке 10;Э - ток стабилизатора 22 токаЬФ - длительность импульса токауТ - период импульсной последовательности, определяемойотношением емкости счетчика 18 кчастоте опорногогенератора 17;Мх - показания счетчика 15;М- емкость счетчика 18,Предварительно при настройке и регулировке весов в запоминающее устройство 23 записывается кодовая комбинация ЙО, Выбор значения НО определяется величиной запаса кода на коррекцию дрейфа нуля и перерегулирование, возникающего при снятии и наложении. груза. Расчет кодовой комбинации МО осуществляется по формуле (фиг. 2) О ОЮзах е 1 пО Оп,ггде ЙО - постоянная кодовая комО пйпбинация, записанная вфстарших разрядах запо-М минающего элемента 23;пкнх оюпдиапазон регулировки ко 2да запоминающего элемен 4та 23 на коррекцию дрей-.фа нуля.Регулировку осуществляют такимобразом, чтобы при наличии кодовой комбинации И в запоминающем элеменоте 23 погрешность прибора была бы минимальной, соответствующей погрешности квантования,Весы работают следующим образом.В исходном состоянии при отсутствии груза 3 на площадке 2 переключатель 25. находится в верхнем положении, при котором выходы "Сложить" и "Вычесть" вычитателя 14 частот соединены соответственно с входами "Сложить" и "Вычесть" реверсивного счетчика 15. При совпадении кода йн.с текущим кодом Ис циклического счетчика 18 узел 24 совпадения кодов 20 коррекции устанавливает 4 азовый компаратор 20 в единичное состоякие, а в моменты совпадения кода, й с кодом Й счетчика 15 цейь 19 совпадения кодов переводит фазовый компаратор 20 в нулевое состояние..Компаратор 20 управляет токовым ключом 21, пропускающим ток ЗО в катушку 10. Импульсный ток, длительность Ймпульса которого определяется вре- ЗО менем пребывания фазового компаратора 20 в единичном состоянии, создает электромагнитное усилие Г , компен гсирующее вес подвижной части весов и тары. В случае полной компенсации подвижная пластина 7 находится вцентральном положении, сигнал некомпенсации с выхода преобразователя 5равен нулю. В исходном состоянии на отсчетном приборе 26 должны быть40 нулевые показания. При наличии пока-. заний, не равных нулю, от источника27 тока тары в катушку 10 подается ток,) начального тарирования, регулировкой величины которого добиваются установления нулевых показаний отсчетного прибора 26. Полнйй ток в катушке 10 в исходном состоянии весов Эр = ЭО лФ/Т+3 г, где ЛСе - длительность импульса тока, соответствующая коду йп 1 дх- МоВ режиме измерения при установлении объекта 3 на грузоприемную площадку 2 подвижная часть весов смещается вниз, на выходе преобразователя 5 некомпенсации появляется сигнал, генераторы 12 и 13 рассогласовываются, на выходах вычитателя 14частот появляется сигнал разностной1089423 частоты. Реверсивный счетчик 15 производит подсчет импульсов, пришедших за время переходного процесса, и управляет преобразователем код - аналог 16, По мере роста числа им пульсов в счетчике 15 увеличивается и время пребывания фазового компаратора в единичном состоянии, определяемое разностьюмежду моментами поступления на него импульсов с цепи 24 совпадения кодов коррекции и цепи 19 совпадения кодов. Это приводит к увеличению:компенсирующего тока 3 3 + Эо(ЗФ 0+ Ик)/Т. ПРооцесс изменения Э продолжается до 15 тех пор, пока вырабатываемое компен" сирующее усилие 1=не уравновеситяР . После уравновешивания подвижная часть весов возвращается в исходное положение, разность частот на вцхо дах вычитателя 14 частот становится равной нулю, реверсивный счетчик 15 останавливается, запоминая набранную кодовую комбинацию, соответствующую измеряемой массе в . Отсчет показаний ведется по отсчетному.прибору 26, которое калибруется в единицах массы.При коррекции дрейфа нуля, которая производится в моменты отсутст- З 0 вия груза на площадке 2, по сигналу оператора переключатель 25 переходит в нижнее положение, соединяя при этом выходы "Сложить" и "Вычесть" вычитателя 14 соответственно с входа-з 5, ми "Вычесть" и фСпожить" запоминающего элемента 23. Одновременно при, этом происходит сброс реверсивного счетчика 15 в нуль.При наличии погрешности дрейфа 40 нуля подвижная часть весов смещается относительно исходного положения, причем направление смещения свидетельствует о знаке погрешности, На выходе преобразователя 5 появляется 45 сигнап, приводящий в рассогласование генераторы 12 и 13 При этом происходит изменение начальной кодо" вой комбинации в запоминающем элементе,23 в сторону уменьшения при 50 появлении импульсов на выходе "Слобжить" вычитателя 14 частот, н в сторону увеличения при наличии импуль"сов на выходе "Вычесть" вычитателя14. Изменения кода в запоминающемэлементе 23 происходят до тех пор,пока не выработается электромагнитное усилие, возвращающее подвижнуючасть весов в исходное состояние,что свидетельствует об окончании коррекции дрейфа нуля,После окончания коррекции погрею"ности переключатель 25 переходит вверхнее положение. При этом происходит блокировка запоминающего элемен мта 23, хранящего кодовую комбинациюМо й Ир , учитывающую значение дрейфа нуля Кр. Последующее измерениемассы 61 происходит аналогично пе 1 Ьому измерению с той разницей, чтодлительность импульса компенсирующего тока имеет вид 31= Д 0 1 Ф ++ ЬФк . При этом результат измерения,индицирУемый на отсчетном приборе,очищен от погрешности.При измерении массы в в моментынапожения и снятия. груза во времяпереходного процесса из"за наличияколебательных звеньев (чувствительный элемент, подвеска) могут бытьучастки перерегулирования, когдакомпенсирующая сила Рй превышаетноминапьное значение Р (приналожеХ.нии груза), либо значение Р - г мо,жет быть отрицательным. В первом случае емкость реверсивного счетчика15 выбирают больше номинального зна"чения. Во втором случае, благодаряпредварительной записи кода в запоминающем элементе 23, нулевой кодо"вой комбинации М 1 0 счетчика 15соответствует некоторая длительностьимпульса компенсирующего тока ДФЭчто и позволяет отрабатывать отрицательные значения кода К 1 (фиг. 2).Следовательно, помимо своей основнойфункции (коррекции дрейфа нуля)введенные в весы элементы выполняютроль устройства отработки перегрузок.Технико-экономическая эффективность весов заключается в повышенииточности при сохранении быстродействия.