Весы с электромагнитным уравновешиванием

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Соеэ СоеетсиикСоцмапистичесиииРесяубяии ои 909583 61) Дополнительное к авт. свид-ву 22) Заявлено 1507.8(21) 2957866/18-10М 51)М. Кд. 6 01 С 7/04 исоединеиием заив Ркударетеенеые кеиитет СССР ее аеааи изебретеекй и етерытий) Автор иэобрете А, Чеусов жный Киевский ордена Ленина государственный уы явител им. Т,Г. Шевченко(54) ВЕСЫ С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ УРАВНОВЕШИВАНИЕМ 20 1Изобретение относится к весоизмерительной технике.Известны весы с системой электромагнитного уравновешивания, содержащие коромысло с чашечкой для грузаи датчиком отклонения, подключенныек схеме, вырабатывающей сигнал компенсации1 .Известны весы не обладают необходимым быстродействием,Наиболее близкими по техническойсущности к предлагаемым являются весыс электромагнитным уравновешиванием,содержащие размещенную в поле постоянного магнита уравновешивающую катушку, на которой закреплено коромыслос грузом и флажком датчика положения, подключенного к электронномублоку с шиной установочного сигнала,состоящему.иэ генератора, соединенного через сигнальный вход ключа спервым входом счетчика, выходом соединенного с первым входом схемы регистрации, с входом цифроаналогового преобразователя и с входом схемы сравнения, выход которой подключен к второму входу схемы регистрации и к первому управляющему входу ключа, и из регулировочного резистора, через который выход цифроаналогового преобразователя связан с уравновешивающей катушкой 1 21.Недостатком известного устройства является сравнительно малая разрешаю щая способность и низкое быстродействие. Эти недостатки обусловлены функциональной структурой устройства построенной по принципу непосредственного уравновешивания, когда при всяком изменении .обьекта это изменение немедленно компенсируется следящей системой. Погрешность измерения такого устройства - не менее половины веса одного бита полученной инфор мации плюс погрешность механической системыЦель изобретения - повышение чувствительности и быстродействия.909583 Поставленная цель достигаетсятем, что в электронный блок введенысхема дифференцирования, триггер,инвертор, первая и вторая схемы И,дополнительный счетчик, дешифратори линия задержки, причем вина установочного сигнала соединена со вторымвходом первой схемы И, вторыми входами обоих счетчиков и с первым входомтриггера, выход которого подключен 10ко второму управляющему входу ключа,а выход датчика положения подключен,к инвертору,и первому входу первойсхемы И, выход которой через схему,дифференцирования подключен к третьему входу схемы регистрации и второму входу триггера, третий вход кото. рого связан с выходом второй схемыИ, первый вход которой соединен свыходом инеертора, а второй вход - 2 вс выходом линии задержки и первымвходом дополнительного счетчика,третий вход которого подключен квыходу ключа, а выход . дополнитель.ного счетчика через дешифратор2подключен к линии задержки.На фиг. 1 показана механическаячасть весов, общий вид; на фиг. 2 блок-.схема электронного блока.Весы состоят из магнитной системы 1, в поле которой размещенауравновешивающая катушка 2, на которой закреплено коромысло 3 с датчиком 4 положения, имеющим выходнойпороговый элемент 5.33Электронный блок (фиг, 2) образо, ван ключом 6, генератором 7, счетчиком 8, цифроаналоговым преобразователем 9, схемой 1 О сравнения,схемой 11 регистрации, первой схе- ,щмой И 12, схемой 13 дифференцирования триггером 14, дополнительнымсчетчиком 15, дешифратором 16, линией 17 задержки, инвертором 18, второй схемой И 19 и регулировочнымрезистором 20,Электронный блок имеет установочный вход 21 и измерительный вход 22, . первый из которых связан с шиной установочного сигнала, а второй с выходом порогового элемента 5 датчика положения 4 коромысла 3. Выход цифроаналогового преобраИ зователя 9 через регулировочныйрезистор 20 подключен посредством соединительного элемента 23 с катушкой 2. Устройство работает следующимобразом.В исходном состоянии установочный сигнал через вход 21 поступаетна второй (инверсный) вход первойсхемы И 12 и запрещает прохождениечерез ее первый вход сигнала с из,мерительного входа 22. Этот же сигнал устанавливает в исходное состояние счетчик 8, дополнительный счетчик 15 и триггер 14 таким образом,что на выходе последнего устанавливается потенциал, закрывающий поэтому входу (второй управляющий)ключ 6. При этом сигнал на выходерегулировочного резистора 20 отсутствует. Коромысло 3, уравновешенноеузлом компенсации веса тары 24, расположено,так, что затеняющая маска,укрепленная на конце коромысла 3,перекрывает световой поток в датчике 4 положения. При этом на выходепорогового элемента 5 устанавливается сигнал, поступающий на вход 22блока электронного, а именно на первый вход первой схемы И 12, и черезинвертор 18 по первому входу второйсхемы И 19, запрещающий прохождениечерез ее второй вход сигнала с линии17 задержки.Устройство калибруется путем определения минимального веса Ро, прикотором уже не срабатывает датчик4 положения, т.е. затеняющая маскауже не перекрывает светового потока,а также веса Р 1, соответствующегоодному биту информации цифроаналогового преобразователя (для нелинейныхэлектромагнитных систем величинаР определяется во всем диапазонеизмерений веса),После того, как исследуемое вещество весом Р будет укреплено на ко.ромысле 3, снимают установочный сигнал, При этом сигнал с выхода порого.вого элемента 5 через первый входпервой схемы И 12 поступает на входсхемы 13 дифференцирования, которая .по переднему фронту этого сигналаформирует на своем выходе импульс,измеряющий состояние триггера 14,На выходе триггера 14 устанавливается сигнал, открывающий ключ 6, В результате опорная частота с выходагенератора 7 поступает на вход счетчика 8 и на вход дополнительногосчетчика 15. После того, как на входдополнительного счетчика 15 поступитй импульсов, срабатывает дешифратор590958 16 и сигнал,с его выхода, задержан: ный линией 17 задержки на время, большее чем время переходных процессов в дополнительном счетчике 15 и дешифраторе 16, поступает на второй вход схемы И 19 и второй вход дополнительного счетчика 15. Этот сигнал устанавливает дополнительный счетчик 15 в исходное состояние.В результате на коромысло 3 дей- о ствуют стремящиеся отклонить его вниз сила веса исследуемого вещества Рх и отклоняющая сила катушки 2, равная Р ф Й.Если при этом оказывается, что суммарная сила)(л ) Рогде величины Р и Ро калиброваны, а величина (Й а) содержится в счетчике 8.По сигналам, выдаваемым схемой 13 и поступающим на третий вход схемы регистрации, 11, а также по коду с выхода счетчика 8, поступающему на перьый вход той же схемы 11, последняя регистрирует моментысоответствующие значениям (Й в), .ФСхема 10 сравнения посылает соответствующие сигналы запрета ключу . 6 и схеме 11 регистрации в случае,если измеряемый вес выше или ниже устанавливаемых ею пределов.Измерение увеличивающегося во времени веса посредством предлагаемого устройства осуществляется аналогично. Однако при этом необходимо включить в обратном направлении катушку 2 уравновешивания. Калибровка устройства, а также измерение не изменяющегося во времени веса заключается в проведении одного (первого) цикла измерений при условии И=1.Погрешность измерения предлагаемого устройства определяется точностью измерения интервала времени, в течение которого вес объекта изменится на величину, устанавливаемую дешифратором 17 Р, = Р +Р 1Й (Ро,коромысло не отклонится вниз, т,е.,с выхода порогового элемента 5 навход 22 блока электронного будетпродолжать поступать тот же сигнал.Как отмечалось, этот сигнал, проий"вертированный инвертором 18, запре- р 5щает второй схеме И 19 изменятьположение триггера 1 М и опорная частота,с выхода генератора 7 черезключ 6 продолжает поступать как навход счетчика 8, так и на вход дополнительного счетчика 15. И так враз по й импульсов, пока наконецне выполнится соотношение Р Ро,Когда Р станет больше Ро, коро 35 мысло отклонится вниз, затеняющая масса больше не будет перекрывать световой поток. В результате на выходе инвертора 18 установится сигнал, разрешающий по первому входу второй схеме И 19 изменение положения триггера 11, и очередной сигнал, поступающий с линии 17 задержки на второй вход второй схемы И 19, изменит положение триггера 1, Ключ 645 закроется. Прекратится поступление опорной частоты с выхода генератора 7 на счетчик 8 и дополнительный счетчик 15. После того, как измеряемый вес Р 1 изменитсА (уменьшится) настолько, что Р станет равным50 Ро,.коромысло 3 снова отклонится вверх и затеняющая маска снова перекроет световой поток, На выходе первой схемы И 12 установится потенциал, по которому схема. 13 снова изменит состояние триггера 11 и разрешит поступление опорной частоты с выхода генератора 7 на счетчик 8 3 6и дополнительный счетчик 15, Работа устройства повторяется.Таким образом, схема 13 дифференцирования выдает сигналы, изменяющие состояние триггера 14 всякий раз, как только Р равно Ро . Оче- видно, что в эти моменты времени измеряемый вес определяют по фор- муле ДС= 1- йл+л 1.Так как моменты достижения как Р(с +1), так и Р 1(с;) предлагаемым устройством фиксируются с одинаковой погрешностью, то погрешность измерения будет определяться в основном чувствительностью механической системы.Предлагаемое устройство. дает возможность использовать любую электромагнитную систему, например микро- амперметр, без какой-либо ее конструктивно-технологической доработки. Отказ от измерения изменяющегося во времени веса по принципу непосредформула изобретения 7 90958 ственного уравновешивания и переходк измерению дискретных промежутков времени, в течении которых вес изменяется на определенную величину, позволяет значительно повысить чув ствительность и быстродействие ве.- сов. Весы с электромагнитным уравновешиванием, содержащие размещенную в поле постоянного магнита уравновешивающую катушку, на которой закреплено коромысло с грузом и флажком датчика положения, подключенного к электронному блоку с шиной установочного сигнала, состоящему из генератора импульсов, соединенного через 20 сигнальный вход ключа с первым входом счетчика, выходом соединенного с первым входом схемы регистрации, с входом цифроаналогового преобразователя и с входом схемы сравнения, выход которой подключен к второму входу схемы регистрации и к первому управляющему входу ключа, и из регулировочного резистора, через который выход цифроаналогового преобразователя связан с уравновешивающей катушкой, о,т л и ч а ю щ и е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и быстродействия, в электронный блоквведены схема дифференцирования,триггер, инвертор, первая и втораясхемы И, допопнительный счетчик,дешифратор и линия задержки, причем шина установочного сигнала соединена со вторым входом первой схемы И, вторыми входами обоих счетчиков и с первым входом триггера, выход которого подключен ко второмууправляющему входу ключа, а выходдатчика положения подключен к инвертору и первому входу первой схемы И,выход которой через схему дифференцирования подключен к третьемувходу схемы регистрации и второмувходу триггера, третий вход которогосвязан с выходом второй схемы И,первый вход которой соединен с выходом инвертора, а второй вход - с выходом линии задержки и первым входом дополнительного счетчика, третий вход которого подключен к выходу ключа, а выход дополнительногосчетчика через дешифратор подключенк линии задержки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизеСарахов А.И. Весы в физикохимических исследованиях.М., "Наука",1968, с. 53-67.2. Сухарев И.К, и др. Электронные весы с цифровой индикацией."Приборы и техника эксперимента".1978, 8 3, с. 239 (прототип).909583 Составитель В. Ширшовдактор С, Крупенина Техред И.Тепер Корректор А.Дзятко Подписно ак ектная, 4 илиал ППП пПатент", г, Ужгород, ул г е е щ Ф раж 671 венного ком ретений и о 35, Рауаска бб Т ВНИИПИ Государс по делам изо 3035, Москва, Ж