Автоматические весы

(19) 51) .С 01 6 7/04 И манов,.Л.Ррловобъед неки о СС73. СЛ ВЫ Сл Весы и ч а юое устединенвух диоых обрапоп. 1, от тем, что перо олнено в виде иес роиство вы ных одноим дов, други зованы его нными полюсамии полюсами кото ходы. ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ) 365583, кл. С 01 С 23/36 2, Гс 1 п 1 х2. Авторское свидетельство СССР Р 787904, кл. С 01 С 7/04, 1980 (прототип).(54)(57) 1. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЕСЫ, содержащие чувствительный элемент с датчиком некомпенсации, подключенным через регулирующий усилитель к электромагнитному компенсатору, с цепью катушки которого соединен цифровой прибор, и инвертор, о т-л и ч а ю щ и е с я тем, что, с целью повышения быстродействия путем исключения индикации промежуточных измерений при колебаниях чувствительного элемента, в них введены пороговое устройство, дифференцирующая цепь, Фазочувствительный усилитель, Формирователь сигнала, логический ключ, буфернаяпамять и цифровой индикатор, причем один вход порогового устройствасвязан с выходом датчика некомпенсации через фазочувствительный уси"литель и дифференцирующую цепь, адругой его вход через фазочувствительный усилитель, дифференцирующуюцепь и инвертор, выход пороговогоустройства через формирователь сигналов подключен к управляющим входам цифрового прибора и логического ключа, посредством котороговыход цифрового прибора соединенс входом буферной памяти, выход которой соединен с цифровым индикатоИзобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к весам для измерения массы и моментов с автоматическим уравновешиванием нагрузки. 5Известны весы, содержащие коромысло с чашкой, датчик разбаланса, подключенный к регулирующему усилителю, конденсатору, и отсчетный прибор 1 13.Однако эти весы имеют недостаточную точность и помехоустойчивость вследствие того, что отсчетный прибор регистрирует все броски компенсационного тока в неустановившемся режиме и различные помехи затрудняющие отсчет,Наиболее близкими по технической сущности к изобретению являются автоматические весы, содержащие 20 чувствительный элемент с датчиком иекомпенсации, подключенным через регулирующий усилитель к электромагнитному компенсатору, с цепью катушки которого соединен цифровой 25 прибор и инвертор 2.Однако известные весы имеют сложную конструкцию и недостаточные быстродействие, точность и достоверность результата измерения. ЗО 1 О Наличие запаздывающего звена (усилителя-интегратора) приводит к задержке выходного сигнала на цифровой прибор, который поступает только после времени успокоения чувствитель З 5 ного элемента плюс время запаздывания в усилителе-интеграторе, что значительно уменьшает быстродействие.Прерывание подачи счетных импульсов генератора с помощью ключа, 40 управляемого схемой, содержащей усилитель-интегратор, инвертор, две схемы сравнения, источники смещающих сигналов, схему ИЛИ, не может обеспечить стабильность показаний 45 циклически проводимых измерений из-за разброса моментов открывания и закрывания ключа, определяемых работой усилителя-интегратора,Известное устройство не защищает 50 весы от воздействия помех, вызванных условиями эксплуатации (вибрации, удары и т.д.), поскольку сначала эти воздействия перемещают чувствительный элемент,. приводят к появленив переменной составляющей в компенсационном токе, измеряемым цифровым прибором, и лишь спустя на некоторое время запаздывания усилителя-интегратора будет прекращена подача счетных импульсов, что снижает точность измерения.В известных весах для повышения уверенности в инстинности показаний необходимо брать второй и третий показания цифрового прибора, поскольку в первом показании происходит захват части переходного процесса, в силу чего результат измерений, поступающий на цифровой прибор по окончании действия помех, оказывается искаженным, и только последующие циклы измерений отражают истинное значение.Цель изобретения повышение быстродействия путем исключения индикации промежуточных измерений при колебаниях чувствительного элемента.Поставленная цель достигаетсятем, что в автоматические весы, содержащие чувствительный элемент с датчиком некомпенсации, подключенным через регулирующий усилитель к электромагнитному компенсатору, с цепью катушки которого соединен цифровой прибор, и инвертор, введены пороговое устройство, дифференцирующая цепь, фазочувствительный усилитель, формирователь сигнала, логический ключ, буферная память и цифровой индикатор, причем един вход порогового устройства связан с выходом датчика некомпенсации через Фоточувствительный усилитель и дифференцирующую цепь, а другой его вход - через фазочувствительный усилитель, дифференцирующую цепь и инвертор, выход порогового устройства через Формирователь сигналов подключен к управляющим входам цифрового прибора и логического ключа, посредством которого выход цифрового прибора соединен с входом буферной памяти, выход которой соединен с цифровым индикатором.Кроме того, в предложенных весах пороговое устройство выполненов виде соединенных одноименными полюсами двух диодов, другими полюсами которых образованы его входы.На фиг. 1 показана структурнаясхема весов, на Фиг, 2 - 4 - графики,поясняющие их работу,Автоматические весы содержатчувствительный элемент 1 с грузопоиемной площадкой 2 для вэвешивае1154542 змого образца 3, закрепленный наопорах 4 и 5, например упругих лентах, заделанных в основание 6.К чувствительному элементу 1 призакреплена подвижная часть 7 датчика 8некомпенсации.Подвижная катушка 9 совместнос магнитной системой 10, токоподводами 11 и 12 и также регулируемымусилителем 13 образует электромагнитный компенсатор. Устройство такжесодержит цифровой прибор 14, инвертор 15 и оперный резистор 16,имеющий сопротивление Йо и служащий для съема измеряемого сигналаЧ=З Й =К М , пропорциональногокомпенсационному току и измеряемоймассы М образца 3 ( 1, - масштабный коэффициент). Кроме того,схема включает пороговое устройство 17, в качестве которого использована симметричная диодная схема,в которой два кремниевых диода 18и 19 соединены одноименными полюсами, а вторые выводы диодов 18 и19 служат входами порогового устройства, дифференцирующую цепь 20, фазочувствительный усилитель 21,формирователь 22 сигнала, логический ключ 23 с управляющим 24 и .30кодовым 25 входами, буферную память26 и цифровой индикатор 27. Первыйвход порогового устройства 17 черездифференцирующую цепь 20 и фазочувствительный усилитель .21, а второйвход через инвертор 15, дифференци.рующую цепь 20 и Фазочувствительныйусилитель 21 связаны с выходомдатчика 8 некомпенсации. Выход порогового устройства 17 40связан с входом формирователя 22сигнала, выход которого по первомуканалу связан с цифровым прибором14, а по второму - с управляющимвходом 24 логического ключа 23, второй кодовой вход 25 которого связанс кодовым выходом цифрового прибора14, а выход - с входом буферной памя.ти 26 связанной с цифровым индикатором 27. 50Работа весов происходит следующим образом.На грузоприемную площадку 2устанавливают исследуемый образец 3и чувствительный элемент 1, подвешенный на опорах 4 и 5, смещаетсяна величину ЬЬ, при этом с датчика8 некомпенсации выходной сигнал Чьы поступает на регулирующий усилитель 13 и после усиления в виде компенсационного тока 1 через токопроводы 11 и 12 поступает в подвижную катушку 9, возвращающую чувствительный элемент 1 в исходное положениед-+О, и далее в виде сигнала Ч с опорного резистора 16 подается в цифровой прибор 14, запускаемый только при поступлении разрешающего потенциала с формирователя 22 сигнала, поскольку управляющий вход цифрового прибоа 14 обеспечивает синхронизацию ачала цикла измерения по разрешающему сигналу Ч р с выхода формирователя 22 сигнала.Одновременно сигнал Чеых с датчика 8 некопенсации поступает в фазо чувствительный усилитель 21, который преобразует этот сигнал в напряжение постоянного тока, величина которого определяет. отклонение подвижной части весов (чувствительного элемента 1) от положения равно-. весия, а фазы - направление переме- . щения.Дифференцирующая цепь 20 обеспечивает выделение переменной составляющей из сигнала, снимаемого с фазочувствительного усилителя 21, характеризующпй скорость перемещениячувствительного элемента 1Для обеспечения срабатывания порогового устройства 17 как от положительного, так и .от отрицательного приращения сигнала на выходе фазочувствительного усилителя 21 используют инвертор 15, изменяющий фа-. зу переменной составляющей сигнала на 180 О. С помощью порогового устройства 17 задается допустимый уровень ниже которого переменная составляющая напряжения с фазочувствительного усилителя 21 не приводит к появлению ошибки измерения тока Э компенсато-. ра цифровым прибором 14. Допустимый уровень переменной составляющей Ч определяют степенью подавления помех цифровым прибором 14 сНастройка порогового устройства 17 на заданный допустимый уровень срабатывания осуществляется путем изменения коэффициента усиления фазочувствительного усилителя 21, выполненного, напрцмер, на основе опера ционного усилителя.Выходной сигнал порогового устройства 17 преобразуется формирова 1154542телем 22 сигнала в соответствующие уровни логического "0" и "1", необходимые для управления цифровым прибором 14 и логическим ключом 23, который запрещает перепись кода из 5 цифрового прибора 14 в буферную память 26 при запрещающем сигнале с формирователя 22 сигнала при наличии колебаний чувствительного элемента 1 с амплитудой, превышающей 10 допустимую.При отсутствии колебаний чувствительного элемента 1 выходной сигнал Ч, с датчика 8 равен нулю (Фиг, 2, участок 0-1), при этом равно нулю 15 и напряжение с Фазочувствительного усилителя 21.Сигнал с Фазочувствительного усилителя 21 через дифференцирующую цепь 20, инвертор 15 и пороговое уст ройство 17 поступает на формирователь 22 сигнала, который выдает разредающий потенциал Ч(фиг. 3, учас 1 ток 0-1) запуска цифрового прибора 14 и на управляющий вход 24 логичес кого ключа 23, разрешающего перепись кода с цифрового прибора 14 в буферную память 26.Разрешающий сигнал 5, с логического ключа 23 (фиг. 4, участок щ 0-1) в виде кода, несущего информацию о значении измеренной массы и разрешении на запись, поступает в буферную память 26. Результаты циклически проводимых цифровым . З прибором 14 измерений через логический ключ 23 фиксируются в буферной памяти 26 по сигналам Б,к и индицируются на цифровом индикаторе 27.40При колебаниях чувствительного элемента 1, вызванного помехами или снятием и наложением исследуемого образца 3 на чашку 2, происходит смещение его на величину аЪ , при этом на выходе датчика 8 некомпенсации появляются напряжения Ч ь (Фиг. 2, участки 1-2 и 3-4).Величина этого напряжения соответствует величине перемещения под вижной части 7 датчика некопенсации а знак - направлению перемещения.Переходный процесс характеризуется определенным уровнем колебательности.55Сигнал Ч, через фазочувствительный усилитель 21 поступает на дифференцирующую цепь 20, с выхода которой переменная составляющая поступает на один из входов пороговогоустройства 17.Превышение напряжением Чв, порогавого значения +Ч,р и ,р(фиг. 2),например уровня открывания кремниевого анода (Фиг. 2, участки 1-2 и3-4), вызывает срабатывание Формирователя сигнала (фиг, 3, участки 1-2и 3-4) на выходе устанавливаетсязначение логического 0 , что приводит к прерыванию циклов преобразования цифрового прибора 14 изапрещению записи в буферную память26 через логический ключ 23 последнего результата измерения, сформированного при воздействии переходного процесса (Фиг. 4, изображеноотсутствием импульсов - с логического ключа 23), Применение двухвходного симметричного порогового устройства и связи его первоговхода непосредственно с диоднойцепью, а второго - через инвертор,обеспечивает независимость формирования момента запрета изменениясостояния буферной памяти 26 от направления перемещения чувствительности элемента 1,По мере успокоения чувствительности элемента 1 амплитуда напряжения Чс датчика 8 некомпенсацииуменьшается, и в точках 2 и 4 (фиг.2)оказывается ранее порога срабатывания(рЧ -Ч,р ) порогового устройства 17.Формирователь 22 сигнала срабатывает сразу по сигналу Чв пределах +Ч, и выдает разрешающую команду на логический ключ 23 только при уровне ф Мр (если кривая Ч пошла на спад), что исключает запуск цифрового прибора 14 от сигналов малых по времени (случайных), действующих в зоне от+Чр до Ч,р.На выходе формирователя 22 сигнала устанавливается значение логической " 1" (Фиг, 3 Чр, участки 2-3 и 4 и далее), что приводит к запуску цифрового прибора 14, Формирующего в первом же цикле измерения цифровое представление измеряемой величины, соответствующее установившемуся значению тока Зк.Сигнал О разрешает перепись кода с цифрового прибора 14 в буферную7память 26 через логический ключ 23 (фиг. 4 участки 2-4, и далее), и" значение измеряемой массы считывается с цифрового индикатора 27, 1154542 8Таким образом технико-экономическая эФфективность предлагаемых весов заключается в повышении быстродействия проводимых измерений.1154 С 42 Составитель В. Ширшоедактор П. Коссей Техред С,Йовжий Корректор С. Черни 0 дписное 4/5 иал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектна аказ 2701/35 Тираж ВНИИПИ Государств по делам изобрет 113035, Москва, Ж нного ний и 5, Ра комитета ССоткрытийшская наб.,