Весоизмерительное устройство

СОЮЗ СОЮТСНИХЩилючишаРЕСПУБЛИН 51)5 С 01 С 7)О ИЯ а сумк вы 1 ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОР(;КОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР В 1262294, кл, С 01 С 7/04, 1985.Авторское свидетельство СССР В 1276914, кл. С 01 С 7/04, 1985. (54) ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для создания эталонных и образцовых весов, Цель иэобретения - повышение точности взвешивания, Весоизмерительное устройство содержит чувствительный элемент с датчиком 1 некомпенсации, компенсирующую катушку 2, подключенную через ключ 5 к двум разнополярным генераторам 3 и 4 тока, таймер 6, выход которого подключен к управляющему входу ключа 5, а тактовый вход - к выходу генератора 7, блок 8 индикации и блок. 29 обработки сигнала некомпенсации, состоящий из аналого-цибрового преобразователя 1 О, входом связанного с выходом датчика 1 некомпенсации, а выходом - с первыми суммирующими входами сумматоров 11, 1 2 и 13 и с входом регистра 14 сдвига. Выход регистра 14 сдвига непосредственно связан с двумя вычитающими, а через регистр сдвига 1 5 - с вторым суммирующим входом сумматора 11, третий суммирующий вход которого через регистр 1 6 хранения соединен с собственным выходом и вторым суммирующим входом сумматора 12. Выход сумматора 12 подключен к управляющему входу таймера 6, а третий суммирующий вход связан с входом блока 8 индикации и выходом реверсивного счетчика 18, прямой и реверсивный входы которого подсоединены соответственно к выходам переполнения и заема сумм тора 13. Регистр 17 хранения связан выходом с вторым суммирующим входом матора 13, а его вход подключен ходу этого же сумматора. 2 ил,1578497 3Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для создания образцоных средств измерения массы.Цель изобретения - повышение точ 5 ности взвешивания.На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма, поясняющая работу устройства.ЦиФровое несоизмерительное устрой- ство (фиг.1) содержит чунстнительный элемент с датчиком 1 некомпенсации, компенсирующую катушку 2, дна разнополярных генератора 3 .и 4 тока, ключ 5, таймер 6, генератор 7, блок 8 индикации, блок 9 обработки сигнала некомпенсации, состоящий из аналогоцифрового преобразователя (АЦП) 10, трех сумматоров 11-13, двух регистров 14 и 1 5 сдвига, двух регистров 1 6 и 17 хранения и реверсивного счетчика 18.Вход АЦП 10 подключен к выходу датчика 1 некомпенсации чувствительного элемента, а выход - к первым суммирующим входам сумматоров 11, 12 и 13, а также к входу первого регистра 14 . сдвига, выход которого соединен непосредственно с двумя нычитающими входами, а через регистр сдвига 15 с вторым суммирующим входом сумматора 11, третий суммирующий вход которого через регистр 1 6 хранения связан с собственным выходом и вторым суммирующим входом сумматора 12, выходом подключенного к входу управления таймера 6, тактовый вход которого связан с выходом генератора 7, а выход - с упРавляющим входом ключа 5, 40 два аналоговых входа которого подсоединены к выходам генераторов 3 и 4 тока, а выход подключен к компенсирующей катушке 2. Третий суммирующий вход сумматора 1 2 соединен с входом блока 8 индикации и выходом реверсивного счетчика 18, прямой и реверсин- . ный входы которого связаны соответственно с выходами переполнения и заема сумматора 13, второй суммирующий вход, котоРого через регистр 17 хранения подключен к его собственному выходу.Устройство работает следующим образом.При уравновешенных весах сигнал рассогласования (Х) на выходе датчи- ка .1 иекомпенсации не содержит постоянной составляющей, а включает в себя только высокочастотные шумы датчика и низкочастотные . колебания,обусловленные нибрационными помехами,При нагружении весов измеряемымгрузом механическая система весов перемещается и на выходе датчика некомпенсапии появляется постоянное смещение сигнала рассогласования (времяйр - С на Фиг.2), Сигнал рассогласования поступает на блок 9 обработкисигнала некомпенсации, который преобразует аналоговый сигнал некомпенсации н циФровой код с помощью АЦП10 и вырабатывает два выходных цифровых сигнала. Первый из них - сигналуправления, используемый для формирования тока н катушке компенсации,обеспечивающего уравнонешинание груза,второй - сигнал регистрации, используемый для отображения измеряемого веса блоком 8 индикации. Сигнал управления поступает на вход предварительной установки счета таймера 6, на тактовый вход которого поступают высокочастотные импульсы с выхода генератора 7, с частотой на несколько порядков выше частоты опроса АЦП 10. Таймер 6 коммутирует раэнополярные генераторы тока 3 и 4 с помощью ключа 5, Формирующего в компенсирующей катушке 2 двухполярные импульсы тока (1,на фиг,2 г), период которых Тп равен периоду импульсов опроса АЦП 1 О, а скважность (и, следовательно, величина постоянной составляющей тока компенсации) пропорциональна значению сигнала управления. Мощность (активная), выделяемая н катушке, не зависит от скважиости, а определяется только разностью и стабильностью значений тока, которые при различных значениях массы взвешиваемого груза являются постоянными. Таким образом, температура н магнитной системе не зависит от измеряемого веса и тем самым достигается высокая температурная стабильностьБлок 9 обработки сигнала некомпенсации Формирует сигнал управления, равный сумме трех величин: сигнала, пропорционального величине сигнала рассогласования (Х) и обеспечивающего электрическую компенсацию измеряемого веса, сигнала, пропорционального скорости изменения низкочастотных (вибрацнонных) помех (0), обеспечивающего уменьшение влияния их на,личение емкости сумматора 13 А)увеличивает степень фильтрации шумов, однако, одновременно, уменьшает быстродействие. В реальных уСтройствах, при 8-разрядном АЦП емкость сумматора 13 выбирается А = 29. Величина Я; используется и при формировании сигнала управления, ббеспечивая исключение статистической ошибки сиг нала управления.Изобретение позволяет повысить точность взвешивания за счет использования ускоренной цифровой обработки сигнала рассогласования, что дает возможность осуществить электронное демпфирование системы компенсации веса с одновременной компенсацией вибрационных помех, а также за счет введения двухполярного сигнала компенсации с широтно-импульсной моду" ляцией, что исключает зависимость . выделяемой в компенсирующей катушке активной мощности от измеряемого веса. При этом также значительно упро . щается процесс настройки и поддержа.ния стабильности метрологических па 1 раметров в процессе эксплуатации за счет исключения иэ состава устройства аналоговых узлов, требующих соответствующей подстройки, и выполне" ния блока обработки сигнала некомпенсации целиком из цифровых узлов, не нуждающихся в подобныхоперациях.35 Формула изобретенияВесоизмерительное устройство,содержащее чувствительный элемент с датчиком некомпенсации, блок индикации и первый генератор тока, подклю ченный к одному входу ключа, выходкоторого связан с компенсационнойкатушкой силового уравновешиваниячувствительного элемента, о т л и -ч а ю щ е е с я. тем, что, с цельюповышения точности, в него введенытаймер, второй генератор тока с полярностью, противоположной первому,подключенный к другому входу ключа,управляющий вход которого подсоединен к выходу таймера, генератор, выход которого подключен к тактовомувходу таймера, три сумматора, дварегистра сдвига, два регистра хранения, реверсивный счетчик и аналогоцифровой преобразователь, вход которого подсоединен к выходу датчиканекомпенсации чувствительного элемента, а выход " к первым суммирующим входам сумматоров и входу первогорегистра сдвига, выход которого связан с двумя вычитающими входами первого сумматора и через второй регистр сдвига - с вторым суммирующимвходом первого сумматора, третий суммирующий вход которого через первыйрегистр хранения подключен к выходупервого сумматора и второму суммирующему входу второго сумматора, выходкоторого соединен с входом управления таймера, а третий суммирующийвход - с входом блока индикации и выходом реверсивного счетчика, прямойи реверсивный входы которого соединены соответственно с выходами переполнения и заема третьего сумматора,второй суммирующий вход которого через второй регистр хранения связан ссобственным выходом.ектор С.Черни изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Укгор Гагарина, 101 Заказ 1907 Тирал 423 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5