Силоизмерительное устройство

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК И 4 1/08 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(71) Научно-исследовательский и проектный институт по комплексной автоматизации нефтяной и химической промышленности(56) Авторское свидетельство СССР В 1087783, кл. С 01 1 1/08, 1983.Авторское свидетельство СССР Р 979899, кл. С 01 1. 1/08, 198 1.(54) СИЛОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение м.б, использовано при построении как измерителей силы, так и весов уравновешивающего преобразователя. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия. Под воздействием измеряемой силы силовводящий элемент 1 смещается от исходного положения, На выходе 26 датчика 3 некомпенсации появляется напряжение, пропорциональное величине отклонения силовводящего элемента 1, а на выходе 27 появляется потенциал, обеспечивающий установку триггеров 8 и 9в нулевое состояние. Счетчик 16 импульсов переводится в режим слежения,а импульсы с выхода преобразователя 4через формирователь 20 задержанногоимпульса и схему И 18 проходит навход счетчика 16 импульсов. Послеподхода подвижной части обратногомагнитоэлектрического преобразователя 2 к положению равновесия неравнозначность состояний триггеров 8 и 9обеспечивает формирование сигналазапрета для прохождения импульсов свыхода. формирователя 20 задержанногоимпульса через схему И 18 на счетный вход счетчика 16 импульсовСменасостояний триггера 9 обеспечиваетколебательный режим движения подвижной части обратного магнитоэлектрического преобразователя 2 около положения равновесия без изменения суммыв счетчике 16 импульсов. 3 ил.1 137406Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении как измерителей силы, так и весов уравновешивающего преобразования.5Целью изобретения является повышение точности и быстродействия.На фиг. 1 представлена .блок-схема устройства; на фиг. 2 и 3 - временные 10 диаграммы импульсов.Силоизмерительное устройство содержит силовводящий элемент 1, связанный с магнитоэлектрическим обратным преобразователем 2 и датчиком 3 некомпенсации, к выходу которого подключен преобразователь 4 напряжение - частота, ключ 5, блок 6 задержки, триггеры 7 - 9, блок 10 сравнения кодов, источник 11 опорного напряжения, 20 соединенный через ключ 5, фильтр. 12 и формирователь 13 тока с обмоткой 14 обратного магнитоэлектрического преобразователя 2, счетчик 15 импульсов и реверсивный счетчик 16 импульсов, 25 разрядные входы которых соединены с соответствующими входами блока 10 сравнения кодов, выход которого через блок 6 задержки подключен к счетному входу триггера 7, выход которого под ключен к управляющему входу ключа 5, генератор 17 импульсов, подключенный к входу счетчика 15 импульсов, старший разрядный выход которого соединен с установочным входом триггера 7, схему И 18, схему ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19, подключенную выходом к одному входу схемы И 18, и формирователь 20 задержанного импульса, при этом датчик 3 некомпенсации снабжен вторым выхо дом (дискретным в отличие от первого " аналогового), подключенным к установочным входам триггеров 8 и 9, синхронизирующие входы которых подключены к выходу преобразователя 4 напряжение - частота и через формирователь 20 задержанного импульса - к второму входу схемы И 18, выход которой подключен к счетному входу реверсивного счетчика 16 импульсов, управ ляющий вход которого подключен к прямому выходу триггера 8, инверсный выход которого подключен к первому входу схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕГО ИЛИ 19, а управляющий вход - к втоРому входу схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19 и к прямому выходу триггера 9.1Блок 6 задержки включает в себя счетчик 21 импульсов, схему ИЛИ 22,6 2схему И 23, схему ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 24и ключ 25, выход которого подключенк одному входу схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ24, подключенной выходом к счетномувходу счетчика 1 импульсов, а вторым входом - к одному входу схемыИЛИ 22, второй вход которой подключен к младшему разряду счетчика 21импульсов, старший разряд которогоподключен к одному входу схемы И 23,подключенной вторым входом к выходусхемы ИЛИ 22, а выходом - к первомувходу ключа 25. При этом установочный вход счетчика 21 импульсов подключен к выходу блока 10 сравнениякодов, выход схемы И 23 подключенк счетному входу триггера 7, второйвход схемы ИСКШОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 24 подключенный к прямому выходу триггера 9,а второй вход ключа 25 - к выходугенератора 17 импульсов.Формирователь 20 задержанного импульса выполнен в виде дифференцирующего формирователя, формирующего импульс на выходе по заднему фронтувходного импульса.Схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19 и 24вырабатывают нулевой сигнал на выходе при наличии на обоих входах нулевых или единичных сигналов.,Силоизмерительное устройство работает следующим образом.Под воздействием измеряемой силыР силовводящий элемент 1 смещаетсяот исходного положения. При этом нааналоговом выходе 26 датчика 3 некомпенсации появляется напряжение, пропорциональное величине отклонениясиловводящего элемента 1, а на дискретном выходе 27 датчика 3 некомпенсации появляется потенциал, обеспечивающий установку триггеров 8 и 9в нулевое состояние. При этом выходной сигнал триггера 8 переводит реверсивный счетчик 16 импульсов в режим слежения, а импульсы с выходапреобразователя 4 напряжение - частота через формирователь 20 задержанного импульса и схему И 18 проходитна счетный вход реверсивного счетчика 16 импульсов, формирователь 20 задержанного импульса формирует импульспо заднему фронту импульса с выходапребразователя 4 напряжение - частота.Непрерывное поступление импульсов большой частоты с выхода генератора 17 импульсов на счетчик 15 им3 13740 пульсов обеспечивает формирование последовательности импульсов на выход счетчика 15 (импульсы переполнения) и с выхода блока 10 сравнения кодов в момент равенства сумм в счетчиках 15 и 16. Поступление этих импульсов на триггер 7 обеспечивает Формирование последовательности импульсов, период следования которых определяет О ся периодом следования импульсов с выхода счетчика 15, а длительность - интервалом времени между импульсами с выходов счетчика 15 и блока 10 сравнения кодов, т.е. пропорциональ на сумме в реверсивном счетчике 16. На время длительности сформированного импульса открывается ключ 5, обеспечивающий подключение источника 11 образцового напряжения к входу Фильт ра 12, выделяющего постоянную составляющую напряжения, преобразуемую формирователем 13 в ток, подаваемый в обмотку 14 обратного магнитоэлектрического преобразователя 2. По мере 25 роста. суммы в реверсивном счетчике 16 импульсов и возрастания тока,протекающего в обмотке 14, увеличивается компенсирующее усилие, которое приводит силовводящий элемент 1 к исход- ЗО ному положению.Блок 6 задержки осуществляет сдвиг во времени импульса с выхода блока 10 сравнения кодов, обеспечивая формирование импульса на выходе триггера 7 при нулевой сумме в реверсивном счетчике 16 импульсов, а длительность этого импульса пропорциональна объему счетчика 21 импульсов. Формирование блоком 6 задержки начального импульса позволяет исключить погрешности нелинейности, обусловленные немгновенностью процесса Формирования фронтов импульса напряжения, подаваемого на вход фильтра 45 12, а также частично компенсировать силу тяжести подвижной части обратного магнитоэлектрического преобразователя 2,Таким образом, при изменении длительности й в пределах 0-Т общеецизменение времени может быть в пределах дС А=(1 т 2) Т. Это приводит к 5 О изменению длительности импульса,сформированного триггером 7, соответствующего изменению суммы в реверсивном счетчике 16 импульсов в пределах1-2 ед, тогда как сумма в реверсив ном счетчике 16 импульсов остаетсянеизменной. При этом ток Е, протекающий по обмотке 14 обратного магнитоэлектри Работа блока 6 задержки заключается в следующем.При поступлении импульса с выхода блока 10 сравнения кодов. счетчик 21 устанавливается в нулевое состояние. При этом схема И 23 своим выходньщ, сигналом открывает ключ 25, через который импульсы с выхода генератора 17 проходят на вход счетчика 21 664через схему ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 24, используемый как управляемый инвертор.При установке старшего разряда счетчика 21 в состояние "1" при наличии "1" на выходе схемы ИЛИ 22, схема И 23 закрывает ключ 25, Изменение выходного сигнала схемы И 23 обеспечивает формирование импульса, поступающего на счетный вход триггера 7.Сигнал "1" на выходе схемы ИЛИ 23 формируется при состоянии "1 триггера 9 или младшего разряда счетчика 21 импульсов.Подача счетных импульсов на счетчик 21 через схему 24 ИСКЛЮЧЛЮЩЕЕ ИЛИ обеспечивает возможность изменения времени задержки в зависимости от скважности импульсов на выходе генератора 17 (в пределах от одного до двух периодов).На фиг. 2 показано формирование. времени задержки в зависимости от состояния триггера 9.На импульсный вход 28 блока 6 задержки поступают импульсы (фиг,2 а) с выхода генератора 17 с периодом Т и длительностью ц. После прихода импульса (фиг, 2 б) с выхода блока 10 сравнения кодов и при состоянии "1" триггера 9 (фиг2 в) счетчик 21 импульсов осуществляет подсчет импульсов по переднему Фронту, формируя импульс на выходе схемы И 23 и выходе ,29 блока 6 задержки, длительностькоторого равна С =(И) Т (фиг.2 г).После прихода импульса (фпг,2 д) с выхода блока 10 сравнения кодов и при нулевом состоянии триггера 9 (фиг. 2 е) счетчик 28 импульсов осуществляет подсчет импульсов по заднему фронту, формируя импульс на выходе схемы И 23 и выходе 29 блока 6 задержки, длительность которого равна "д А НТ+" цческого преобразователя 2, определяется из выражениящ И, +(И)+й(Т,)И5 где К - коэффициент преобразованияформирователя 13 тока;У - напряжение источника 11 спороного напряжения;И, - сумма в реверсивном счетчике 16 импульсов;И, - объем счетчика 21 импульсов;И, - объем счетчика 15 импульсов; Е(Тз) - слагаемое либо О, либо(1-;2)Т в зависимости от. состояния триггера 9.Если компенсирующее усилие меньше измеряемого, на выходе 2 датчика 3 некомпенсации присутствует сигнал, обеспечивающий сброс в нуль тригге О ров 8 и 9.Выходной сигнал триггера 8 обеспечивает суммирующий режим работы реверсивного счетчика 16 импульсов, а выходной сигнал схемы 19 ИСКЛЮЧАЮ ЩЕЕ ИЛИ обеспечивает прохождение импульсов с выхода формирователя 20, задержанного импульса через схему И 18 на счетный вход реверсивного счетчика 16 импульсов. Выходной сигнал триггера 9 обеспечивает формирование задержки блоком 6, пропорциональный объем Мд, счетчика 21 импульсов:В момент перехода подвижной частью35 обратного магнитоэлектрического преобразователя 2 положения равновесия (фиг. За, точка ж) сигнал на выходе 27 датчика 3 некомпенсации прерывается (фиг. Зб), Передним фронтом 4 О последующего импульса с выхода преобразователя 4 напряжение - частота триггер 9 устанавливается в состояние, "1" (фиг. Зв), переводя блок 6 задержки в режим задержки, определен ный временем задержки (11, -1) Т. Подвижная часть обратного магнитоэлектрического преобразователя 2 начинает обратное движение к положению равновесия и в момент вторичного прохождения положения равновесия (фиг. За, точка з) вновь появляющийся сигнал на выходе 27 датчика 3 некомпенсации сбрасывает триггер 9 в состояние "О", вновь увеличивается время задержки,,55 и процесс повторяется. Если вначале измеряемое усилиеменьше компенсирующего, триггеры 8 и 9 находятся в состоянии "1". Выходной сигнал триггера 8 обеспечиваетвычитающий режим работы реверсивногосчетчика 16 импульсов, а выходнойсигнал схемы 19 ИСКЛ 10 ЧА 10 ЩЕЕ ИЛИ обеспечивает прохождение импульсов с вы"хода формирователя 2 задержанногоимпульса через схему,И 18 на счетныйвход реверсивного счетчика 16 импульсов. Блок 6 задержки формируетзадержку, определяемую как (И, Т)+,После прохождения подвижной частьюобратного магнитоэлектрического преобразователя 2 положения равновесия(фиг. За, точка к) повторяется процесс после точки з,Таким образом, после подхода подвижной части обратного магнитоэлектрического преобразователя 2 к положению равновесия, неравнозначность состояний триггеров 8 и 9 обеспечиваетформирование сигнала запрета для прохождения импульсов с выхода формирователя 20 задержанного импульса черезсхему И 18 на счетный вход реверсивного счетчика 16 импульсов, а смена состояний триггера 9 обеспечиваетколебательный режим движения подвижной части обратного магнитоэлектрического преобразователя 2 около положения равновесия без изменения суммы в реверсивном счетчике 16 импульсов. Формула изобретенияСилоизмерительное устройство, содержащее силовводящий элемент, связанный с магнитоэлектрическим обратным преобразователем и датчиком не- компенсации, к выходу которого подключен преобразователь напряжение - частота, ключ, блок задержки, триг+ гер, блок сравнения кодов, источник опорного напряжения, соединенный через ключ с обмоткой магнитоэлектрического обратного преобразователя, счетчик импульсов и реверсивный счетчик импульсов, разрядные входы которых соединены с соответствующими входами блока сравнения кодов, выход которого через блок задержки подключен к счетному входу триггера, выход которого подключен к управляющему входу ключа, и генератор импульсов, подключенный к входу счетчика, старший разрядный выход которого соединен с установочным входом триггера, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, 1374066с целью повышения точности и быстродействия, в него введены схема И,схема ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, подключеннаявыходом к одному входу схемы И, двадополнительных триггера и формирователь задержанного импульса, при этомдатчик некомпенсации снабжен вторымвыходом, подключенным к установочным входам дополнительных триггеров,синхронизирующие входы которых подключены к выходу преобразователя напряжение - частота и через формирователь задержанного импульса - к второму входу схемы И, выход которойподключен к счетному входу реверсивного счетчика импульсов, управляющийвход которого подключен к одному выходу первого дополнительного триггера, другой выход которого подключенк первому входу схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ, а управляющий вход - к второмувходу схемы ИСКЛ 10 ЧАЮЩЕЕ ИЛИ и выходувторого дополнительного триггера,причем блок задержки состоит из счетчика импульсов схемы ИЛИ, схемы И,схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и ключа, выходкоторого подключен к одному входусхемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, подключеннойвыходом к счетному входу счетчикаимпульсов, а вторым входом - к одномувходу схемы ИЛИ, второй вход которойподключен к младшему разряду счетчика импульсов, старший разряд которого подключен к одному входу схемы И,подключенной вторым входом к выходусхемы ИЛИ, а выходом - к первому входу ключа, причем установочный входсчетчика импульсов блока задержкиподключен к выходу блока сравнениякодов, выход схемы И блока задержкиподключен к счетному входу триггера,второй вход схемы ИСКЛЮЧА 10 ЩЕЕ ИЛИблока задержки подключен к выходувторого дополнительного триггера, авторой вход ключа блока задержки подключен к выходу генератора импульсов,.под 13035,роизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 Тираж 84 Государств елам изобр Москва, Ж Подпи нного комитета СС тений и открытий 35, Раушская наб.