Тензометрическое цифровое устройство

(9 0 01 6 9/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ М ГОСУДАРСТВЕН.ЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1195261, кл. С 01 й 17/00, 1985,(57) Тензометрическое цифровое устройствоотносится к области весоизмерительнойтехники и может использоваться при взвешивании с высокой точностью. Устройствопозволяет повысить быстродействие за счет компенсации эффекта эапаздывающей деформации. Повышение быстродействия достигается путем алгебраического суммирования прогнозируемой величины эапаздывающей деформации с текущим значением результата измерения. Прогноэируемая величина запаэдывающей деформации формируется на выходе постоянного запоминающего устройства 13, реализующего функцию, приведенную в описании изобретения, Компенсация осуществляется только при устойчивом состоянии тензомоста, которое контролируется датчиками нагрузки 10 и разгрузки 11, Блок управления 9 сигналами со своих выходов обеспечивает управление режимом компенсации и работой всего устройства, 1 э.п, ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано в тенэометрических весах при взвешивании с высокой точностью,Цель изобретения - повышение быстродействия за счет компенсации эффекта запаэдывающей деформации тенэомоста.На фиг. 1 представлена функциональная схема тензометрического цифрового устройства; на фиг, 2 - блок управления; на фиг. 3 - диаграмма выходных сигналов блока 9 управления,Схема содержит тензомост 1, источник 2 питания. предварительный усилитель 3, время-импульсный преобразователь 4, элемент И 5, генератор 6, линию 7 задержки, содержащей п-последовательно соединенных регистров, счетчик 8, блок 9 управления, датчик 10 нагрузки, датчик 11 разгрузки, элемент ИЛИ 12, постоянное запоминающее устройство 13, узел 14 вычисления разности кодов, блок 15 памяти, сумматор 16.Функциональная схема блока 9 управления тензометрического цифрового устройства содержит двоичный счетчик 17, и-разрядный счетчик 18, триггеры 19 и 20, элементы НЕ 21, 22 и 23, элемент ИЛИ 24, элементы И 25 и 26 и линию 27 задержки, содержащую 2 к-последовательно соединенных инверторов.Устройство работает следующим образом,Тензомост 1 при подаче на него питающего напряжения от источника 2 питания, формирует на своем выходе напряжение Овых, пропорциональное массе измеряемого груза Миз. Нап ряжение Овых. усиливается в предварительном усилителе 3 и преобразуется время - импульсным преобразователем 4 в интервал времени Лт, пропорциональный Миз, при подаче на управляющий вход преобразователя 4 сигнала Я 1.Совпадение на первом и втором входах элемента И 5 управляющего сигнала 1 и интервала времени Лт разрешает поступление счетных импульсов генератора б по третьему входу элемента И 5 на вход счетчика 8. Счетчик 8 считает число поступаемых импульсов и формирует на выходе код Низ., соответствующий числу сосчитанных им.пульсов.Поскольку интервал Л ч пропорционален Овых и Миз., то код Низ на выхОде счетчика 8 пропорционален М,з,Код йнзформируечый по окончании сигнала 31 на выходе счетчика 8, поступает на вход линии 7 задержки. первые входы 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 узла вычисления разности кодов 14 и сумматора 16,Нахождение тенэомоста 1 в одном из устойчивых состояний (нагруженном или разгруженном) фиксируется датчиком 10 нагрузки и датчиком 11 разгрузки, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ 12. Сигнал Я 4 с выхода элемента ИЛИ 12, сигналиэирующий об устойчивом состоянии тенэомоста 1, поступая на дополнительный вход блока 9 управления, разрешает выдачу блоком 9 управления сигналов Я и 56Отсутствие сигнала Я на управляющем входе узла 14 вычисления разности кодов вызывает на его выходе код М = О, который, поступая на адресные входы постоянного запоминающего устройства 13, вызывает на информационных выходах постоянного запоминающего устройства 13 код й = О, 8 результате код г 4 из с, выхода счетчика 8 поступает на вход блока 15 памяти, в котором при подаче сигнала Яе на управляющий вход фиксируется результат измерения массы груза МизКод Низ, поступаемый на вход линии 7 задержки формирует на выходе код Миз с задержкой на время г = и Лтз, где и - число рсгисзп в в линии задержки 7; Лтз - время получения очередного кода НизЗадержка кода Кз на время г в линии 7 задержки обеспечивается тем, что на все управляющие входы и-последовательно соединенных регистров поступает управляющий сигнал с 2, который формирует блок 9 управления после окончания сигнала Я 1 (фиг. 3). При этом по сигналу 52 код с прегистра переписывается в п-ый регистр.Через время т, после прихода весов в устойчивое состояние, блок 9 управления выдает сигнал бь по которому на выходе узла 14 вычисления разности кодов формируется код Л МьЛ М - г 1 из 1 - Йизьг 1),где - индекс текущего значения результата измерения;азиз(ьо)задержанное на время значение результата измерения Низ.Код Л Мь поступая на адресные входы ПЗУ 13, формирует на его информационных выходах код ЛМ"Р. Преобразование Л М" Р = Г( Л М) происходит путем табличного соответствия определенных значений кодов ЛМ определенным значениям кодов Л ПРУменьшение времени измерения на время влияния запаздывающей деформации в предлагаемом устройстве достигается за счет прогнозирования окончательной величины этой деформации по величине Л Мна выходе узла 14 вычисления разности кодов. При этом прогнозирование должно удовлетворять уравнению:ЛЬГР =т К.,; - и., =Г(ЛМ)-4 ф СОИэ-эа непрерывно затухающего во времени характера эффекта запаздывающей деформации этот эффект с высокой точностью описывается экспоненциальной функц и ей е (С ) , где а - коэффициент, определяющий тип тензомоста. Определение на выходе узла 14 вычисления разности кодов кода Л ч является определением на конечном интервале времени т значения эффекта запаздывающей деформации Л: что позволяет однозначно определить функцию преобразования Г( Л Щ- а, - са +т)1 (1 -)=:1 - -)- а - а аС(.ЛИ) - Г(Лт. -Л 1= Дт/В,где В =1 - 1 ,а=.сопы,т = сОпБ 1В сумматоре 16 производится суммирование окончательного значения прогноэируемой величины западьваютцей деформации с кодом ткущео значения измеРЯемой маСсы жизь Р з 1 льтат сУьюРования фиксируется блоком 15 памяти при подаче на его управ,яющии вход сигнала 5 в блока 9 управленияКоэффициент г различен при нагруже. нии и разгрузке тензсмсста 1. Поз гому этот коэффициент определяется опыт ьм путем для определенного типа тен смоста 1 при нагружении весов номинальной массой и последующеи его раэгрузкои. При разгрузке тензсмоста 1 из-заэффекта запаздываоцей деформации, азизНиз(1.п), что приводт к годэче на адресные входы ПЗУ 13 обратного кода Лйь который вызывает формирование на информационных выходах постоянного запоминающего устройства 13 обратный код Л ч "Р. При этом в сумматоре 16 происходит вычитание из кода Г 4 из кода ЛМлр, чтс позволяет скорректировать результат измерения разгруженного тензомоста 1 на прогноэируемую величину запаздывающей деформации,Число регистров в линии 7 задержкивыбирается таким, чтобы величина задержки т обеспечивала значение ЛМ0 при минимально необходимой (с точки "рения требуемой точности) величине Л Ч "Р, Величина уменьшения времени измерения т, в 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 предлагаемом устройстве при этом определяется тв = тдБлок 9 управления работает следующим образом.Двоичный счетчик 17 отсчитывает заданное число импульсов генератора 6 и формирует на своем выходе импульс, который изменяет на противоположное состояние триггера 19, установленного в счетный режим. Сигнал с прямого выхода триггера 19 является сигналом 1 блока 9 управления, а сигнал с инверсного выхода триггера 19. при совпадении на элементе И 25 с выходным импульсом двоичного счетчика 17, является сигналом Я 2 блока 9 управления. Обьединение элементом ) ИЛИ 24 сигналсв 5 и 52 и дальнейшее инвертирование элементом НЕ 23 выходного сигнала элемента И,г 1 И 24 позволяет формировать сигнал 8 з блока 9 управления для установки счетчика 8 в нулевое состояние.Отсутствие сигнала 54 на дополнительном входе блока 9 управления удерживает посредством элемента НЕ 21 и-разрядный счетчик 18 и триггер 20 в нулевом состоянии. При этом блокируется выдача сигналов Зь и Яг, блоком 9 управления. С приходом сигнала 54 л-разрядньй счетчик 18 через элемент НЕ 22 отсчитывает п-сигналов Я триггера 19, затем сигналом со своего выхода уста; заливает триггер 20 в единичное состояние. Одновременно и-разрядный счетчик 18 си;налом с выхода, коорый поступает на его вход Ч, запрещает дальнейший счет импульсов по своему входу С,Сигнал с прямого выхода триггера 20 разрешает через элемент И 26 выдачу блоком 9 управления сигнала Я, который аналогичен сигналу 52. Сигнал Яб блока управления является сигналом Я, задер. жанным на время тз =- Я, т где т, - время срабагьвания одного элемента НЕ в линии 27 задержки.Задержка сигнала 5 относительно сигнала )4 и-разрядным счетчиком 18 необходима для формирования на выходе линии 7 задеРжки кода МизР-п 1, котоРый соответствУ- ет установившемуся состоянию тенэомоста 1,Введение в блок 9 управления линии 27 задержки определяется необходимостью разделения во времени момента определения ч в узле 14 вычисления разности кодов и фиксацией прогнозируемого результата измерения в блоке 15 памяти. Время тз является суммарным временем срабатывания постоянного запоминающего устройства 13 и сумматора 16 и задается числом к-пар элементов НЕ в линии 27 задержки.Таким образом, компенсация эапаздывающей деформации в предлагаемом тензометрическом цифровом устройстве позволяет повысить быстродействие при измерениях масс с высокой точностью за счет прогнозирования величины эапаэдыеающей деформации,Формула изобретения 1. Тензометрическое цифровое устройство, содержащее последовательно соединенные тенэомост, диагональ электропитания которого соединена с выходом источника электропитания, предварительный усилитель и время - импульсный преобразователь, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора и входом блока управления, а выход - с входом счетчика, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления,блокпамяти,отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, за счет компенсации запаздывающей деформации тенэомоста, в него вверены элемент ИЛИ, сумматор, узел вычисления разности кодов, постоянное запоминающее устройство, линия задержки, датчики нагрузки и разгрузки, выходы которых соединены с входами злемента ИЛИ, выход которого соединен с дополнительным входом блока управления, первые входы сумматора, узла вычисления разности кодов и вход линии задержки соединены с еыходом счетчика, управляющий вход линии задержки сведи нен с вторым выходом блока управления, выход линии задержки соединен с вторым входом узла вычисления разности коров, выход которого через постоянное запоминающее устройство соединен с ет,рым е,одом сумматора, вход блока памяти соединен с выходом сумматора, управляющие входы узла вычисления разности кодов и блока памяти соединены соответственно с 5 третьим и четвертым выходами блока управления, пятый выход которого соединен с третьим входом элемента И и управляющим входом время-импульсного преобразователя,1 О2, Устройство по п.1, отл ича ющеес я тем, что, блок управления содержит двоичный счетчик, вход которого соединен с входом блока управления, выход - со счет ным входом первого триггера и первым входом первого элемента И, прямой выход первого триггера соединен с первым входом элемента ИЛИ, через первый элемент Н Е со счетным входом и-разрядного счетчи к, второй вход первого элемента И соединен с инверсным выходом первого триггера и его установочным входом, выход - с первым входом второго элемента И, вторым входом элемента ИЛИ, выход которого че рез второй элемент НЕ соединен с первымвыходом блока управления, второй выход которого - с выходом первого элемента И, допол 1 ит"льный вход блока управления через третий элемент НЕ соединен с входами РС сброса и разрядного счетчика и второготриггера устаноеочныи вход которого соединен с выходом и управляющим входом и разрядного счетчика, второй вход второго элемента И соединен с прямым выходом 35 вгсрого триггера, а выход - с третьим выходом блока управления и через линию задержки с четвертым выходом блока управ,ения, пятый выход которого соединен с поямым выходом первого триггера,11670422Составитель М.Селуянов Редактор А.Долинич Техред М Моргентал Корректор С.Ч .они аказ 2739 Тираж 319 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям пг ГКНТ ССС113035, Москва,.Ж, Раушская наб 4/5роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагар на, 10