Весоизмерительное устройство

140 01 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ТЕПЬСТВУ подсоединен к тензорезисторным датчикам, выход первого усилителя черепервый вход первого суммирующегоэлемента подключен к первому входупервого компаратора, а выход второгусилителя через первый вход второгосуммирующего элемента подключен кпервому входу второго компаратора,к вторым входам первого и второгосуммирующих элементов подсоедпненисточник напряжения смещения, выходгенератора импульсов подключен кпервым входам второго и пятогоключей, а также схемы управления,выход второго ключа соединен с входомпервого счетчика импульсов, и с ертого,од ( " ервыми естого ую третьего клича соединен с сумм щим вхо счетчик третиам тригге ятого ключа и сх мы управления,ы первого счетключены к параллельзователя код-анао соединен с втопараллельные вых ика импульсов по ным входам прео лог, выход которыми входами ко араторов, выход ого счетчика импульходу второго счетоединенногб выходом еполнения пер сов подключен к чика импульсов, с входом первого выход которого и щему входу перво входам третьего а второй выход -риггераключенключа вью правляю -и вторымо ключей,шест к входу второговходам четвертогопервый выходсоединен с вторым триггера и седьмо торым ключ торого триггера ходом второго к юча о СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТЧРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВ(56) Авторское свидетельство СССРМ 777462, кл. С 01 О 9/00, 1980,Заявка ФРГ 9 2649821,кл, О 01 Ь 1/00, 1977,(54)(57) ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее два тензорезисторных датчика, первый из которых связан с грузоприемным устройством,а второй - с образцовой массой,два усилителя, соединенные входами свыходами соответствующих датчиков,источник питания датчиков, генераторимпульсов, схему управления и счетчик измеряемой массы, подключенный блоку индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения массы в условиях перемен-. ных ускорений и качки за счет одновременного и синхронного измерения сигналов тензорезисторных датчиков, а также за счет компенсации аддитивной погрешности усилителей, в него введены два суммирующих элемента, два компаратора, три счетчика импульсов, два реверсивных счетчика, три триггера, семь ключей, источник напряжения смещения, преобразователь код-аналог и арифметическое устройство, причем источник питания датчиков посредством первого ключа входами третьего,.чети седьмого ключей, вых ом первого реверсивног выход которого через подключен к вторым вхо1177679 выход - с третьим входом пятогоключа выход которого через третийсчетчик импульсов соединен с вторымвычитающим входом первого реверсивного счетчика, первым вычитающимвходом подключенного к выходу четвертого ключа, выход первого компаратора соединен с третьими входамитретьего и четвертого ключей, авыход второго компаратора через тре. -тий вход шестого ключа соединен с Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности кустройствам для взвешивания продуктов на качающемся основании, например рыбопродуктов на судах в условиях неспокойного моря.Цель изобретения - повышениебыстродействия и точности измерениямассы в условиях переменных ускорений и качки за счет одновременного 10и синхронного измерения сигналовтензореэисторных датчиков весоизмери.тельного устройства, а также эа счеткомпенсации аддитивной погрешностиусилителей и аналоговых элементов 15преобразования сигналов датчиков,На чертеже схематически изображена блок-схема весоизмерительногоустройства.Устройство состоит из источника 201 питания тензорезисторных датчиков, первых ключа 2, тензорезисторного датчика 3, усилителя 4 суммирующего элемента 5, компаратора 6,счетчика 7 импульсов; вторых тензорезисторного датчика 8, усилителя9, суммирующего элемента 10, компаратора 11. Датчик 3 установлен в грузоприемном устройстве 1,не показано , а датчик 8 соединен с образцовой массой не показана ). Источник 12 напряжения подключен к вторым входам- суммирующих элементов 5 и 10. Преобразователь 13 код-аналог своими 35 параллельными входами соединен с параллельными выходами счетчика 7 импульсов, а выход преобразователя13 подключен к вторым входам суммирующим входом второго реверсивного счетчика и через третийвход седьмого ключа - с вычитающимвходом этого же счетчика, параллельные выходы которого подключены квхрдам арифметического устройства,выход арифметического устройствасоединен с входом счетчика измеряемоймассы, а управляющий вход блокаиндикации - с выходом схемы управления. компараторов 6 и 11. Выход переполнения первого счетчика.7 подключенк второму счетчику 14 импульсов,выход переполнения которого соединенс входом первого триггера 15. Второй выход триггера 15 подключен квходу второго триггера 16. Генератор 17 импульсов своим выходомподключен через второй и третийключи 18 и 19 к суммирующему входупервого реверсивного счетчика 20,вход которого соединен с входомтретьего триггера 21. Выход генератора 17 подключен к первому входупятого ключа 22. Выход первогокомпаратора 6 соединен с управляющими входами третьего ключа 19 и четвертого ключа 23, а выход второгокомпартора 11 соединен с управляющимивходами шестого ключа 24 и седьмогоключа 25, Выход ключа 24 соединен ссуммирующим входом, а выход ключа25 - с вычитающим входом второгореверсивного счетчика 26, параллельные выходы которого подключенык входам арифметического устройства27, в состав которого входит дополнительный третий счетчик 28 импульсов. Выход арифметического устройства 27 соединен через счетчик 29измерения массы с блоком 30 индикации, управляющий вход которогосоединен со схемой 31 управления. Весоизмерительное устройство работает следующим образом.Исходное состояние элементов схемы устройства перед измерением продукта, .установленного на грузоприемную платформу, связан(3) (4) 6 см + 11 дрэ01 г си - ядр. 3ную с тензодатчиком 3, следующее:источник 1 питания через ключ 2цодает питание на тензодатчики 3 и 8,на тенэодатчике 8 постоянно находитсяобразцовый грузСчетчики 7,14,20,26 и 29 находятся в нулевомсостоянии, компараторы 6 и 11 итриггеры 15 и 16 находятся в такомсостоянии, что ключи 18,19 и 24открыты, а ключи 22, 23 и 25 закрыты, 10триггер 21 находится в нулевомсостоянии. Сигнал, пропорциональныйизмеряемой массе, с тензодатчика 3,усиленный усилителем 4, черезсуммирующий элемент 5, где он суммируегся с сигналом смещения (Ос ),подается на первый вход компаратора 6,Сигнал, пропорциональный образцовоймассе, с тензодатчика 8, усиленныйусилителем 9, через суммирующий 20элемент 10,.где к нему добавляетсяО , подается на первый вход компаратора 11. С учетом действия переменных ускорений икачки эти сигналыможно выразить следующим образом: 25 11 х = 1 пКпрКр(8+а(тсоз 9(с) Цд+Цсм 1 (1) У, = БпКрК тп,(я+а(есоз 8(с) + Бдр+ ЗОПса у. (2) где О - сигнал на первом входекомпаратора б;Оп - сигнал на первом входекомпаратора 11;Оп - напряжение питания тензодатчиков,"1Кпря Кпр - коэффициенты пропорциональ 40 Ку.и К - коэффициенты усиленияусилителей 4 и 9; в и п 1- измеряемая и образцоваямасса соответственно;- ускорение силы тяжести; 45д - переменное ускорение;9 в . угол наклона основанияустройства при качке относи-.тельно плоскости горизонта; О и Уд - дрейф нуля элементов 4 и 5,9 и 10 соответственно.Измерение начинается с одновр"ленного поступления импульсов с генератора 17 на суммирующие входы счетчиков 7,20 и 26. При этом по мере 55 увеличения числа в счетчике 7 преобра зователь 14 код-аналог линейно увеличивает напряжение на своем выходе с дискретностью , котороепоступает на вторые входы компарато.ров 6 и 11. В момент равенства сигналов на первом и второмвходах компараторов 6 и 11 последниесрабатывают, закрывают ключи 19и 24 соответственно, после того всчетчиках 20 и 26 фиксируются числа,равные значениям сигналов, выраженныхформулами (1 1 и ( 2 ). Таким образом,завершается один цикл измеренияполных сигналов измеряемой и образцовой масс, Для и -кратного усреднения полных напряжений сигналов 11и О цикл измерения полного сигналаповторяется и раз. Счетчик 7 считаетимпульсы до своего переполнения,автоматически сбрасывается в нуль,после чего на выходе преобразователя 13 код-аналог устанавливается нулевое напряжение. Компараторы )6 и 11 устанавливаются в исходноесостояние и снова открывают ключи19 и 24, а импульсы переполнениясчетчика 7 поступают на вход счетчика 14. Цикл измерения повторяется до переполнения счетчика 14.В момент переполнения счетчик 14автоматически сбрасывается в нуль,импульсы переполнения устанавливаюттриггер 15 в единичное состояниевследствие чего закрывается ключ 2,отключая питание от тензодатчиков3 и 8, закрывает ключи 19 и 24, .иоткрывает ключи 23 и 25. В счетчиках 20 и 26 к этому моменту времени зафиксирована сумма и чисел,равных соответствующим напряжениямр о,Сигналы, поступающие на первыевходы компараторов 6 и 11, имеютследующие значения: Аналогично предыдущему циклуизмерения происходит измерение нулевых сигналов, выраженных формулами(,3 ) и (4) . Эти циклы также повторяются и раз и из чисел, зафиксированных в счетчиках 20 и 26, происходит вычитание суммы ичисел,равных сигналам 0 и О, соответственно, после чего второй импульс переполнения счетчика 14 устанавливаеттриггер 15 в нулевое состояние,а триггер 16 - в единичное. Триггер35 16 закрывает ключ 18, прекращая подачу импульсов к счетчикам 7, 20 и 26, и открывает ключ 22. Триггер 15 устанавливает ключи 19,24, 23 и 25 в исходное состояние, открывает ключ 2, подключая питание к тензодатчикам 3 и 8.На этом цикл измерения полных и нулевых сигналов измеряемой и образцовой масс заканчивается, а в счетчиках 20 и 26 происходит выделение усредненных значений полезных сигналов измеряемой и образцовой масс. Они выражаются следующими формулами: т+ иф) сов 9 о )з 15)одО, (ь) пыл где Мк - среднее значение из о измерений сигнала измеряемоймассы в условиях переменныхускорений и качки;Мо - среднее значение из о измерений сигнала образцовоймассы в условиях переменных ускорений и качки,В дальнейшем производится обработка результатов измерений по алгоритму:йК1 о где ао - величина образцовой массы;Ко - коэффициент пропорциональности,Импульсы с генератора 17 поступают через ключ 22 на арифметическое устройство 27 и счетчик 28. Так как счетчик 28 своим выходом подключен к к вычитающему входу счетчика 20,то коммутация ключей 22 и 23 (ключ22 открывается, а ключ 23 закрывается ) осуществляет операцию умножения числа в счетчике 20 на число,равное емкости счетчика 28. Ем 1кость счетчика выбирается пропорционально величине образцовоймассы (М, - К ш )1 О Таким образом, счетчики 28 и20 образуют один вычитающий счетчик с зафиксированным в нем числомМк Ко юо, которое вычитается.Одновременно с вычитанием числа 15 Я Ко п арифметическое устройство 27 производит операцию суммиЧрования импульсов тактового генератора 17 до совпадения с числомИ зафиксированном в счетчике 26.20 В момент совпадения арифметическоеустройство вырабатывает импульс,который записывается в счетчик 29массы, затем число, записанноев арифметическом устройстве, обну ляется кроме счетчика 24 иснова происходит суммирование импульсов до следующего совпадения счислом М, и так далее. Счетчик 29массы считывает импульсы до тех 30 пор, пока не срабатывает триггер21 переполнения по вычитающемувходу счетчика 20, К этому моментув счетчике 29 записано число,равное С учетом Формулы (5 ) и (б 1к о ю40 Ню КК ъК, в, с О(цф) совВИ)1:ч кк,.т,. о(ои).овеФ 1 Пр У о. и в = Кмх- кор50Если установитьК =К) .Х кТаким образом, в счетчике 29записано число, пропорциональноеизмеряемой массе. После срабатывания триггера 21 переполнения счетчика 20 ключ 22 закрывается, а177679 сигнала "Сброс", формируемогосхемой 31 управления и передаваемогопо шине о 1 . После сброса счетчиковпроцесс измерения повторяется.ППП "Патент", г.ужг л.Проектная,ил схема.3 управления выводит информацию со счетчика 29 массы на1 блок 30 индикации. Обнуление счетчиков производится посредством Тираж 703НИИПИ Государспо делам из, Москва, ЖПодписное комитета СССРй и открытийая на 5., д.4/5