Устройство для измерения массы

(51)4 С О 1 С 11 ментом лате ИДЕТЕЛЬСТБУ инстидоваститут в иГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Днепропетровский горныйтут им. Артемаи Научно-исслтельский и конструкторскии ииспытательных машин приборосредств измерения масс(56) Патент Великобритании11 р 2008773, кл, С 01 С 23/36,Авторское свидетельство СВ 979879, кл, С 01 С 23/36,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАССЫ (57) Изобретение может быть использовано для измерения массы груза, транспортируемого ленточными или другими конвейерами, Цель изобретения - повьппение точности измерения за счет растягивания диапазона измеряемой величины при преобразовании сигнала датчика веса, Сигнал с датчика 1 веса поступает на первый вход сумматора 2, на второй (вычитающий) вход которого подается напряжение с выхода управляемого цифроаналоговогоР преобразователя (ЦАП) 6 с памятью, пропорциональное массе тары, Это напряжение определяется в режиме тарирования при коэффициенте усиления/ К усилителя 3 с переменным коэффи-У циентом усиления, При отсутствии нагрузки на датчик 1 веса на выходе сумматора 2 - ноль или величина, близкая к нулю, При появлении нагрузки на выходе сумматора 2 появляется напряжение, которое усиливается уси"й лителем 3 в К, раз и подается на вход компаратора 4. На другой вход компаратора 4 поступает возрастающий сигнал с выхода ЦАП 5. При совпадении значений сигналов на обоих входах компаратор 4 срабатывает и в микро- а процессорном вычислительном блоке 7 фиксируется код М, подаваемый в этот момент не вход дем В отормн пропорционален сигналу дат а 1 веса, Коэффициент усиления Кдля усилителя 3 в режиме измерения вычисляется в микропроцессорном вычислительном блоке 7 и принимается таким, чтобы оставшийся после компенсации массы тары диапазон полезного сигнала дат- фф чика 1 веса полностью растянулся на Ю шкале входного кода ЦАП 5. 2 ил.Щ30 Изобретение относитсявесоизмерительной технике и может быть использовано для измерения массы груза, транспортируемого ленточными иггилдругими конвейерами, в неп рерывныхдоваторах с аналоговыми силоизмерительными датчиками.Цель изобретения - повыщение точности измерения за счет растягивания, 10диапазона измеряемой вели чины припреобразовании сигнала датчика неся,На фиг, 1 приведена схема устрой;ства; на йиг, 2 а,б - временные диаграммы работы устройства соответственно в режиме тарирования и измерениямассы.Устройство содержит аналоговыйдатчик 1 веса, сумматор 2 усилитель3 с переменным коэффициентом усиления, компаратор 4, цифроаналоговыйпреобразователь (ЦАП) 5, управляемыйЦАП 6 с элементом памяти., микропроцессорный вычислительный блок 7,снабженный интерфейсом 8 ввода-вывода, индикатор 9 результата взвешивания и импульсный датчик 10 скоростиконвейера.Устройство работает следующим образом,Работа устройства осуществляетсяв двух режимах: "Тарирование" и "Измерение",В режиме "Тарирование" (фиг, 2 а)определяется напряхение П (Б11).которое затем подается ня второйвход сумматора 2 для компенсации массы тары, и вычисляется в микропроцессорном вычислительном блоке 7 начальный диапазон измеряемой величины припреобразовании сигнала датчика 1 веса, Для этого сигнал с датчика 1 весаК,к(С) где К, - коэффициент преобразования; я - погонная массапоступает на первый вход сумматора 2,лна второй вход сумматора 2 в этот мо-.мент не подается никаксе напряжение.Коэффициент передачи сумматора 2 попервому входу равен единице и, следовательно, напряжение на вьгходе сумматора 2 полностью совпадает с сигна"0лом датчика 1 веса, т,е, 11= Б,(фиг, 2), На управляющий вход усилителя 3 с микропроцессорного вычислительного блока 7 через интерфейс 8ввода-вывода подается сигнал устанавливающий коэффициент усиления усилителя 3 равным начальному К , Напрячжение 11 л=- К Н с выхопя усилителя зпоступает на первый вход компарато"ра 4,В момент времени 1 (Фиг. 2) наинформационные входы ЦАП 5 и 6 микропроцессорного вычислительного блока7 через интерфейс 8 ввода"вывода счастотой, тактируемой встроенным вмикропроцессорный вычислительныйблок 7 генератором, выставляется последовательно наращиваемый код Ю(0,1,2,3. И,). В результате навыходе ЦАП 5 появляется напряжение,пропорциональное коду И(11 з= КрЮ) .Это нагряжение подается на другойвход компаратора 4.Б момент времени с (фиг. 2) постоянно возрастающее напряжение Бстановится равным напряжению на первом входе компаратора 4 и происходитсрабатывание компаратора 4. При этомимпульс с выхода компаратора 4 черезинтерйейс 8 ввода"вывода поступаетв микропроцессорный вычислительныйблок 7, прекращается наращивание кода 1 на инйормационных входах ЦАП 5и 6, а в ОЗУ микропроцессорного вычислительного блока 7 запоминается/код И пропорциональный массе тары(напряжению Одатчика 1 веса).В момент времени С с микропро 3цессорного вычислительного блока 7через интерйейс 8 ввода-вывода науправляющий вход управляемого ЦАП 6поступает сигнал, по которому в элементе памяти цифроуправляемого ЦАП 6запоминается код М , а на выходе управляемого ЦАП 6 появляется напряжение 11 л= П (1. = К Иг), Это напряжениепоступает на второй вход сумматора 2(коэййициент передачи по этому входутакже равен 1) таким образом, что напряжение на выходе сумматора 2 равноразности напряжений на его входах,т,е, Б = 11, - 11 . Поэтому в моментвремени с напряжение на выходе сум 5матора 2П= Ц - Б= Б, - Б= 0и компаратора 4 11=0 (код И на информационных входах ЦАП 5 и 6 сбрасывается, сигналы на входах компаратора 4 отсутствуют),Затем в микропроцессорном вычислительном блоке 7 вычисляется начальный диапазон изменения измеряемого сигнала при преобразовании сигнала датчика 1 веса1йМ иьм = 1 лосс 11 т вгде Б- максимально допустимыйвходной код ЦАП 5.Для более точного определения напряжения Ц компенсации массы тарытарировочные циклы С, под управлениеммикропроцессорного вычислительногоблока 7 могут быть выполнены несколько раз (например, за полный оббегленты конвейера), я затем в микропроцессорном вычислительном блоке 7определяют среднее значение ИгсаФ4= иИ ., которое выставляется на-1информационный вход управляемогоЦАП 6,а аРежиму Измерение непосредственноо предшествует определение в микропроцессорном вычислительном блоке 7коэффициекта усиления К и соответствующего ему управляющего сигналадля усилителя 3, которые обеспечивают растягинание диапазона кзмерекияпслезнсгс сигкала датчика 1 веса У11на всю шкалу входного кода ДБ м,ЦАП 5, Тем самым обеспечивается высокая точность измерения значениясигналя Б. датчика 1 веса,ЦЗначение Д 11 может приниматьсяравным М ма (т,е. 11 ь= Б.Н=- О),Однако обычно масса тары полностьюне компенсируется (Ц принимая.сянесколько меньшим напряжения П ,-),так как в противном случае даже не"значительное колебание массы тарыможет принести к переходу работы сумматора 2, усилителя 3, компараторя4 н область отрицательных напряжений, В этом случае значение Д Иопределяют какИ П1 1 алл 1 мскс 11 т фТогда коэффициент Кусилителя 3для режима "Измерение" определяетсякакЦКО 111 иъм 1 11 макс И 1 т11 излл 1 макс 11 тДля вычисленного значения коэффициента Кмикропроцессорный вычислительный блок 7 формирует управляющий сигнал, который через интерфейс 8 ввода-вывода подается на управляющий вход усилителя 3,В режиме Измерение" (Фиг, 2 б) импульсы от датчика 10 скорости конвейера с частотой Г,(С), пропорциональной скорости движения ленты конвейера, через интерфейс 8 ввода-вы водя поступают в микропроцессорный вычислительный блок 7, и котором по длителы ости периода Т . поступС,с лекия импульсов определяется скоро ть Ч,г; движения ленты на интервале Т,; где 1. - отрезок пути, при прохождении которого лентой коквейиера датчик 10 скорости конвейера вырабатывает очередной импульсСйгкал от датчика 1 веса поступает на первый вход сумматора 2, кя второй (вычитающий) вход сумматора 2 подается напряжение 1;. = .3, . С выьходя сумматора 2 напряжение П,- 11 подается ня вход усилителя 3, гце снс усиливается н Краз, а затем пос-упает на первый вход компяратора 41 О 15 20 25 ЗО В момент времени г. (в микропро 1цессорный вычислительный блок 7 поступил импульс с датчика 10 скорости коквейера) на информационные входы ЦАП 5 через интерфейс 8 вводя-выводя с микропроцессорного гычислительного блока / начинают ныстявлительном блоке 7 вычисляется и запоминается в отдельной ячейке памятипроизведение Б,д ляться последовательно возрастающиекоды И (0,1,2М), На выходеЦАП 5 при этом появляется напряжениеП= К М, где Кг. - коэффициент преобразования, которое поступает надругой вход компаряторя 4, При совпадении напряжений Т 1 и 1 Г на входах компаратора 4 (момент времекк) на выходе его появляется высокийуровень напряжения, который черезинтерфейс 8 ввода-вывода фиксируется в микропроцессорном вычислительном блоке 7, При этом н ОЗУ микропроцессорного вычислительного блока 7заносится значение кода Ь, пропср -циональное сигналу датчика 1 веса в-данный момент (Г) и время а 1 измерения (преобразования) сигнала датчика 1 веса, после чего код И на инФормационных входах ЦАП 5 сбрасывается, а затем начинает последовательно возрастать (М О, 1, 2, . , Илыс)т.е, начинается новый цикл (д ) измерения сигнала датчика 1 веса, Одновременно в микропроцессорном вычис(,= , Т),20 30ЗБ50ц 511 о мере увеличения копа .". увели чивается напряжение Б на выходе)ЦАП 5 и, когда оно достигнет значе"ния напряжения 11 на выходе усилителя 3, вновь срабатывает компаратор ц,Через интерфейс 8 ввода-вывода этофиксируется в микропроцессорном вычислительном блоке 7, в ячейках ОЗУМИкропроцессорного вычислительногоблока 7 запоминаются значенич Идф и микропроцессорный вычислитель-.ный блок 7 начинает следующий циклпреобразования сигнала датчика весав код, При этом в микропроцессорномб 1 поке 7 произвоцится суммированиепроизведения Б Л 1, со значением,рванее полученньпм в предыдущем цикле1, Измерения,В момент времениИцлг, 2 б)через интерйейс 8 ввода-вь 1 вода навход микропроцессорного выч 1 лслитель"БОГО блока 7 поступает импульс с Датчика 10 скорости конвейера,. по кото-рому в микропроцессорном вь 1 числительном блоке 7 производится вычисЛение средней скорости Ч , и перемножение значечия 7, ; на накопС,1ленную суммуИ.дс., где и - коли-3чество циклов измерения (преобразования), уложившихся в период времени ТсВ результате масса груза М ,. пере 1"Мещенная конвейером за время. Определяется как11 .д"1 с 81 Г 1где К = К/К,К, - коэйфициент преобразования,.Полученное значение М . запомина 1ется в ОЗУ микропропессорного вычислительного блока 7 для последующегосуммирования со следующими гычисленными частичными ассами.Таким образом, процессор микропроЦессорнОГО вычислительного блока 7после прихода очередного импульса отдатчика 10 скорости производит обработку информации за предшествующийинтервал измерения Тт,е,. вычисление скорости движения ленты Чопределение частичной массы М; и накопление результата взвешивания,Одновременно продолжают осуществляться измерения 1-х значений сигналадатчика 1 веса текущего ин.ервалаизмерения,Так как суммирование вычисленныхзначений масс производится периоди 6ческр с частотой гто результирующая масса груза М , перемещенная конвейером за время взвешивания Г, р где 1 - количество импульсов датчика 11 скорости конвейера, поступивших на вход микропроцессорного вычислительного блока 7 за время 2 Результат вычисления массы груза М из микропроцессорного вычислительного блока 7 через интерфейс 8 ввода-вывода поступает на индикатор 9 результата взвешивания, по показанию которого можно судить о массе груза, перемещенного конвейером,или может поступать на исполнительные механизмы для управления процессором дозирования транспортируемого конвейером материала,формула изобретения Устройство для измерения массы, содержащее микропроцессорный вычислительный блок с индикатором, датчик веса и импульсный датчик скорости конвейера, .соединенный с одним из входов микропроцессорного вычислительного блока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет растягивания диапазона. измеряемой величины, в него введены последовательно соединенные сумматор, усилитель с переменным коэффициентом усиления и компаратор, а также два цийроаналоговых преобразователя, один из которых управляемый с элементом памяти, причем первый вход сумматора соединен с датчиком веса, а второй вход - с выходом управляемого цифроаналогового преобразователя, выход цифроаналогового преобразователя подключен к второму входу компаратора, выход которого соединен с вторым вхо,цом микропроцессорного вычислительного блока, к первому выходу которого поцключен управляющий вход усилителя, к второму выходу - управляйщий вход управляемого цифроаналогового преобразователя, а инйормационный выход микропроцессорного вычисли1435950 тельного блока соединен с входом цифроаналогового преобразователя и ин/ оградов Корректор В. Гирня Подписо комитета СССРи открытийушская наб., д. 4 аказ 5635/40 оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 СоставительРедактор С. Пекарь Техред М.Дид Тираж 717 ВНИИПИ Государственн по делам изобретен 113035, Москва, Ж, Р