Способ измерения массы груза

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 174 С 51)5 б 01 6 23/36 МИТЕТОТКРЫТИЯМ ТВЕННЫИЕТЕНИЯМСССР ГО СУДА ПО ИЗО ПРИ ГКН ЗОБРЕТЕН Н ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВ(57) Сущность изобр ния весов производя мерения сигнала заданные интервал запоминают, приче производят в момен мой величиной экст интервалы двух по задают относительн мерения, массу груз ЧИСЛЕНИя, ИСПОЛь измерений, 2 ил.%23жинский индустриАрсеничевао нь тв.о СССР37, 1985.тво СССРб, 1982.Я МАССЫ Г детель 01623детель 6 23/ ЕРЕНИ А Известный способе обеспечи Обходимой точности измерения при ценном времени измерения.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ измерения массы, реализованный в весоизмерительном устройстве. В этом способе после нагружения весов производят последовательные измерения сигнала датчика веса через заданные интервалы времени, результаты измерений запоминают, а затем производя 1 вычисление массы груза,Недостатком этого способа является большая длительность процесса измерения, равна целому числу периодов помехи, и связанные с этим большие потери измерительной информации.ЭтОт недостаток иние, например, для кранаэначенны;ля измерпроцессе их погрузки иместа на место, а такж бретение относится к весоизмеритехнике и может быть использовано шивания грузов на кранах, судах и одвижных объектах,ктерной особенностью измерений таких условиях является наложение стотной динамической помехи на мую величину, в связи с чем мгнозначение ее определяется выражеИзс тельной для взве других иьасг не- огранимассы в низкоча измеряе венное нием Йт,знач 0 э льно где цо - дегруза, кг;СЬп - амской помехий - крухи,с ние масс ист амичеен плитудное овая частота изменения по меет особое значеновых весов, пред- ения массы грузов в ли перемещения с е для доэирующих нт измерения н способ изме х помех, осно ияния поме путем фильтра- мом звест слови ии вл рения массы груй на уменьезул ьтат мех. ения аннь а п ш из(21) 4844101/10 (22) 17.05.90 (46) 23.06,92, Бюл (71) Днепродзер институт им, М.И. (72) Г,С, Пилипенк (53) 681,269(088,8) (56) Авторское сви Р 1164558, кл. 0Авторское сви М 972245, кл. 6 0 (54) СПОСОБ ИЗМ етения: после нагружет последовательные издатчика веса черезвремени, результаты м первое измерение т достижения измеряеемального значения, а ледующих измерений о момента первого изопределяют путем выуя результаты трехвесов, служащих для отслеживания непрерывно изменяющейся массы материалов.Цель изобретения - уменьшение времени измерения.Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе производят три измерения, причем первое измерение производят в момент достижения измеряемой величиной экстремального значения, а интервалы двух последующих измерений задают относительно первого измерения.На фиг. 1 приведен график изменения измеряемой величины О во времени; на фиг.2 - структурная схема весоизмерительного устройства.На фиг, 1 обозначено:Ь - момент времени, соответствующий экстремальному значению измеряемой величины; г 1, гав интервалы двух последующих измерений, отсчитываемых от 1 о, ЬО 1,2 - приращения измеряемой величины по отношению к экстремальному ее значению через интервалы времени т 1 и тг соответственно.Устройство (фиг. 2) состоит из силоизмерительных датчиков 1, автокомпенсатора 2 следящего уравновешивания, триггера 3 знака, реверсивного счетчика 4 и специализированного вычислительного устройства (СВУ 5).Силоизмерительные датчики 1 преобразуют силу тяжести взвешиваемого груза в электрический сигнал. Их выход подключен к входу автокомпенсатора 2, который в процессе уравновешивания выходного сигнала датчиков одновременно производит его преобразование в пропорциональное количество импульсов. Автокомпенсатор 2 имеет два выхода, обозначенные знаками "+" и " - ", С этих выходов импульсы поступают на триггер 3 знака и реверсивный счетчик 4 в зависимости от направления изменения измеряемой величины: при ее увеличении с выхода, обозначенного знаком "+", а при уменьшении - с выхода, обозначенного знаком " - ". Такими же знаками обозначены соответственно суммирующий и вычитающий входы счетчика 4, Индексом "1" обозначен единичный выход триггера 3, а индексом "0" - его нулевой выход. Выходы реверсивного счетчика 4 подключены к входам специализированного вычислительного устройства 5,В состав СВУ 5 входят: первый многоразрядный ключ 6, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 7, второй многоразрядный ключ 8, микропроцессор (МП) 9, блок 10 индикации и блок 11 управления,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Многоразрядные ключи 6 и 8 служат для передачи цифровой информации соответственно из реверсивного счетчика 4 в ОЗУ 7 и из ОЗУ 7 в микропроцессор 9 при подаче на их управляющие входы импульсов управления. На ключ 6 такие импульсы поступают из блока 11 управления, а на ключ 8 - из микропроцессора 9, Микропроцессор 9 предназначен для выполнения арифметических и логических операций под воздействием команд управления (программы), поступающих из блока 11 управления,Блок 11 управления содержит генератор 12 импульсов времени, делитель 13 частоты, логическую схему 14, формирователь 15 сигналов управления и программируемую логическую матрицу (ПЛМ) 16. Выход генератора 12 импульсов времени подключен к делителю 13 частоты. Делитель 13 частоты служит для формирования импульсов с заданной длительностью периодов их повторенгя. Выходы делителя 13 частоты подклю:ены к МП 9, формирователю 15 сигналов управления и ПЛМ 16,Логическая схема 14 служит для определения момента достижения измеряемой величиной О(т) Экстремального значения. В ее состав входят две схемы И 17 и 18, схема ИЛИ 19 и Т-триггер 20. Первые входы схем И 17 и 18 подключены к выходам триггера 3 знака, а вторые их входы - к выходам Т-триггера 20. Индексами "1" и "0" обозначены соответственно единичный и нулевой выходы этого триггера,Выходы схем И 17 и 18 подключены к входам схемы ИЛИ 19, а выход схемы ИЛИ 19 - к входу формирователя 15 импульсов управления и входу Т-триггера 20,Способ измерения массы груза осуществляется следующим образом,Весы нагружают грузом, массу которого необходимо измерить. Под воздействием динамической помехи измеряемая величина, т,е, масса груза с наложенной на нее динамической помехой, изменяется так, как показано на фиг. 1. Эта зависимость описывается формулой (1)О(т)= Оо+ Ов зп Йт,С помощью логической схемы 14 определяют момент достижения измеряемой величиной своего экстремального значения, измеряют это значение, т,е, снимают показания весов в момент т; преобразуют его в цифровую форму и записывают в оперативную память специализированного вычислительного устройства 5.В момент 1 о величина Ото рана к/2 или 90, поэтому в этот моментО(то) = Оо+Ов, (2)(10)- Н = НЯ 40 Ь 01 602 Оа -Оо = 0 (т) - СЬп сов йг. (12) Формула (10) дл, круговой частоты йполучена из уравнения 24 Йй - СЬх = а(24 Йг 2 - Фт 2); (13) которое получается из соотношения 2 ИГ 1ЛО ф 2 2ХО 2 2 272зп(14) после разложения функции зп Йт в ряд Тейлора,Затем через интервалы времени, отстоящие от то соответственно на т 1 и Г 2,последовательно производят еще два измерения массы груза с наложенной на нее динамической помехой, в результате чего определяют 5 значения0(т 1) = 0(то+ р 1)= Оо+Оп,соз Я г 1; (3) 0(т 2) = 0(то+ г 2) = Ос+Овсов Йт 2(4) Эти значения также преобразуют в цифровую форму и записывают в оперативную 10 память специализированного вычислительного устройства 5, После этого с помощью специализированного вычислительного устройства 5, настроенного на автоматическое выполнение заданной программы вычисле ний, определяют действительное значение измеряемой массы путем реализации программы вычислений, описываемых формуламиЛ 01 = 0 (то) 0 (то + г 1)(5) 20 Принцип действия устройства, в котором реализован предлагаемый способ, состоит в следующем.После нагружения весов на выходе силоизмерительных датчиков 1 появляется электрический сигнал, пропорциональный массе груза с наложенной на нее динамической помехой, Этот сигнал отслеживается автокомпенсатором 2 и одновременно преобразуется в пропорциональное количество импульсов. На этапе возрастания выходного сигнала датчиков 1 импульсы с выхода автокомпенсатора 2, обозначенного знаком "+", поступают на первый вход триггера 3 знака, устанавливая его в единичное состояние, и на суммирующий вход реверсивного счетчика 4. В момент достижения измеряемой величиной экстремального значения поступление импульсов на суммирующий вход счетчика 4 прекращается, а затем импульсы появляются на втором выходе автокомпенсатора 2, обозначенном знаком "-". Первый же импульс, появившийся на этом выходе, переводит триггер 3 знака из единичного состояния в нулевое, Момент изменения состояния триггера 3 знака и является моментом времени то. Он распознается логической схемой 14 следующим образом.В исходном состоянии Т-триггер 20 находится в нулевом состоянии, С его нулевого выхода единичный потенциал поступает на первый вход схемы И 18, а с единичного выхода нулевой потенциал поступает на первый вход схемы.И 17. На второй вход схемы И 17 поступает единичный потенциал с единичного выхода триггера 3 знака, а на второй вход схемы И 18 поступает нулевой потенциал с нулевого выхода того же триггера, Таким образом на входах схем И 17 и 18 имеется комбинация нуля и единицы, поэтому на выходах этих схем нулевые потенциалы и, соответственно, на выходе схемы ИЛИ 19 также нулевой потенциал. В момент изменения состояния триггера 3 знака изменяются и потенциалы на вторых входах схем И 17 и 18: у схемы И 17 он оказывается нулевым, а у схемы И 18 - единичным, Таким образом, на обоих входах схемы И 18 обравуются потенциалы единичного уровня, поэтому и на выходе схемы И 18 появляется единичный потенциал. Этот потенциал проходит через схему ИЛИ 19 и поступает на вход Т-триггера 20 и вход ф рмирователя 15; Под действием этого сигнала Т-триггер 20 переходит из нулевого состояния в единичное, тем самым изменяя потенциалы на первых входах схем И 17 и 18 на противоположные. В ре=- 6,238 зультате этого на выходах обеих схем И 17 и 18, а также на выходе схемы ИЛИ 19 снова устанавливаются нулевые потенциалы.Сформировавшийся в результате рассмотренных переключений схем И 17, 18, ИЛИ 19 и Т-триггера 20 импульс единичного уровня поступает в триггер первого разряда регистра сдвига, входящего в состав формирователя 15 сигналов управления. В результате этого формируется первый сигнал управления многоразрядным ключом 6. Под действием этого сигнала ключ 6 открывается и запись из счетчика 4 передается в отведенную для нее ячейку ОЗУ 7,Под действием тактовых импульсов, поступающих из делителя 13 частоты на второй вход формирователя 15 сигналов управления, единица, записанная в триггер первого разряда, последовательно передается из разряда в разряд, перемещаясь по формирователю 15 от входа к выходу, По истечении интервала времени длительностью т 1 эта единица поступает в триггер некоторого к-го разряда, в результате чего формируется второй сигнал управления многоразрядным ключом 6 и запись из счетчика 4 передается в отведенную для нее ячейку ОЗУ 7, Таким же образом по истечении интервала длительностью тг формируется третий сигнал управления и в третий раз содержимое счетчика 4 передается в ОЗУ 7,Каждая из записей счетчика 4, передаваемых в ОЗУ 7, является цифровой формой измеряемой величины в соответствующий момент времени, После поступления в ОЗУ 7 установленного числа измерений импульс управления поступает на вход ПЛМ 16 и происходит запуск заданной программы вычислений, описываемых формулами (5)-(12),Если цель измерений состоит в определении неизменной массы груза, то после вычисления действительного значения массы груза для момента времени= т 1 угу работа устройства и рекращается,Если же цель измерений состоит в отслеживании изменяющейся массы материала в процессе дозирования, то после определения массы для моментов времени т= т 1 лг работа устройства продолжается в следующем порядке,Вычисленное по формуле значение амплитуды помехи О запоминается в отведенной для нее ячейке памяти ОЗУ 7,Формирователь 15 продолжает формировать импульсы управления многоразрядным ключом 6 и ПЛМ 16 до поступления на его вход очередного управляющего импульса, сформированного в момент перехода измеряемой величиной очередного экстремального значения,Под действием импульсов управления,5 поступающих на вход ключа 6, производится измерение текущих значений измеряемой величины с установленным периодомдискретности, т.е. определяется значениеС(т) для произвольного значения т, отсчиты 10 ваемго от и расположенного в интервалеотто до со, гдето=0, 1, 2,Р +1)Под действием импульсов управления,поступающих в ПЛМ 16, производится определение действительного значения массы15 для этих моментов времени по формуле(12),В момент поступления на вход формирователя 15 управляющего импульса происходит повторение рассмотренного циклаработы устройства.20 Таким образом, предлагаемый способпозволяет осуществлять как однократноеизмерение массы груза в условиях помех,так и отслеживание непрерывно изменяющейся массы с некоторым интервалом дис 25 кретности, При этом время, необходимоедля однократного измерения, не превышаетодной четверти периода изменения динамической помехи,П р и м е р, Производят измерение мас 30 сы скрапа на крановых весах в процессе еготранспортировки. Под действием динамической помехи показания весов колеблятся,что затрудняет определение действительного значения измеряемой массы.35 Для определения действительного значения измеряемой массы производят триизмерения: одно - в момент достиженияизмеряемой величиной своего экстремального значения, которое составляет40 16400 кг, два других через интервалы времени т 1 =0,05 с и тие=0,1 с, которые равнысоответственно 16297 и 15998 кг. Полученныерезультаты измерений передают в специализированное вычислительное устройство, ко 45 торов автоматически последовательновычисляет Л О 1 = 16400 - 16297 = 103,50 Л О = 16400 - 15998 = 402; а = /103/402 = 0,50618; с = 0,1 аа 5 == 2; 55 005 20 501, 2 з103 1 - сов 6,238 0,05 ОО =16400 - 2130 соя 6,238 0,05=1430 гкг.Формула изобретенияСпособ измерения массы груза, заключающийся в том, что после нагружения производят последовательные измерения сигнала датчика веса через заданные интервалы времени, результаты измерений запоминают, а затем производят вычисление массы груза, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения времени измерения в 5 условиях динамических помех, производяттри измерения, причем первое измерение производят в момент достижения измеряемой величиной экстремального значения, а интервалы двух последующих измерений 10 задают относительно момента первого измерения,