Цифровой прибор для тензометрических весов
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Номер патента: 934233
Автор: Самарцев
Текст
ОП ИСАЙ И Е Союз Советских Социалистических и 934233 Республик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУОпубликовано 07.06.82. ллетеньо делам лзебретенкк и аткрмтийДата опубликовани описания 07.06.8 72) Автор изобретения Ю,Н. Самарце ий инсти ухщю.3.0-лети"яческой революции 71) Заявитель вскии ордена;Ленина политехничес Великой Октябрьской социалист 54) ЦИФРОВОЙ ПРИБОР ДЛЯ ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕСОВ Изобретение относится к измерительной. технике, в частности к весоизмерительным устройствам с тензопреобразователями в качестве датчиков веса, сигналы которых преобразуются специальными электрическими схемами.Известен цифровой измерительный прибор для тензовесов, содержащий генератор питания, подключенный к входам анализатора уровня и нуль-органа, второй вход которого соединен с входным блоком, а выход через анализатор уровня подключен к ключу, связывающему генератор питания с реверсивным счетчиком, выходы которого подключены к индикатору, линейному декодирующему преобразователю и через схему И, связанную с блоком управления, к узлу установки нуля, соединенному с входным блоком 111.Однако известный прибор не обеспечивает требуемую точность. Это обусловлено тем, что кривая функции измерения напряжения приборбм носит линейный характер, а выходное напряжение тензопреобразователей нелинейно, в результате чего появляется погрешность. Наиболее близким по техническои сущности к предлагаемому является цифровой тензометрический прибор, содержащий генератор питания, подключенный к одним входам анализатора уровня и нуль-органа, другой вход которого соединен с входным блоком, а выход через другой вход анализатор уровня подключен к первому переключателю, связывающему генератор питания с первым реверсивным счетчиком, кодовые вью ходы которого подключены к индикатору ичерез схему И, связанную с блоком управления, к узлу установки нуля, первый линейный декодирующий преобразователь, выход которого через преобразователь подключен к входному блоку, соединенному соответ-ственно с выходами компенсирующей схемыи тензопреобразователя, связанных с генератором питания и с выходом узла установки нуля, блок задания, кодовые выходы которого через первый коммутатор подключены 20 к входам первого и второго регистров, выходы которых через второй коммутатор подсоединены к схеме сравнения кодов, соединенной с выходами первого реверсивного счетчика, выход которой подключен к второ 934233му переключателю, соединяющему через первый ключ генератор питания с вторым реверсивным счетчиком, кодовые выходы которого через третий коммутатор подключены к входам третьего и четвертого регистров, выходы которых через четвертый коммутатор соединены с кодовыми входами преобразователя, а выход схемы сравнения кодов соединен также через вентиль, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления, с управляющими входами четвертого ком О мутатора и второго ключа, второй линейный декодирующий преобразователь, соединенный с первым регистром, и пятый коммутатор 21.Однако этот прибор сложен и имеет низкое быстродействие. Быстродействие такого 15 прибора снижается в период осуществления индивидуального для каждого тензопреобразователя такой функции измерения системы прибор-преобразователь, при которой она пересекалась бы с функцией измерения при- в бора в трех точках, соответствующих значению веса, равного нулю, промежуточному значению и диапазону измерения.Такое преобразование функции происходит циклически, а количество циклов может быть достаточно велико. 25Цель изобретения - упрощение прибора и повышение его быстродействия.Поставленная цель достигается тем, что в прибор введен узел вычитания, входы которого соединены с кодовыми выходами пер. зо вого реверсивного счетчика и через пятыи коммутатор с выходами первого регистра, а выходы подключены к входам первого линейного декодирующего преобразователя, причем управляющий вход пятого коммутатора соединен с выходом вентиля, а выход з второго линейного декодирующего преобразователя через второй ключ соединен с входным блоком.На фиг. 1 изображена структурная схема прибора; на фиг. 2 - графики, поясняющие его работу (кривая А соответствует ф реальной функции измерения системы тензопреобразователь - прибор, В - идеальной, С, Д, Е - скорректированной в результате действий прибора).Прибор содержит генератор 1 питания, 4 которЬй подключен к одним входам анализатора 2 уровня и нуль-органа 3, другой вход которого подключен к выходу входного блока 4. Выход нуль-органа 3 через анализатор 2 уровня подключен к входу первого переключателя 5, соединяющего генератор 1 питания с первым реверсивным счетчиком 6, кодовые выходы которого подключены к входам индикатора 7, узла 8 вычитания и схемы И 9. Выход узла 8 вычитания черезпервый линейный декодирующий преобразователь 10 и преобразователь код-сопротивление 11 подключен к первому входу блока4, к другим входам которого подключены выходы компенсирующей схемы 12 и тензопреобразователя 13, причем входы компенсирующей схемы 12 и тензопреобразователя 13 соединены с выходом генератора 1 питания. Входной блок 4 через второй ключ 14 подключен к выходу второго линейного декодирующего преобразователя 15. Выход узла 16 установки нуля также подключен к блоку 4. Блок 17 задания через первый коммутатор 18 подключен к входам первого 9 и второго 20 регистров, соединенных через второй коммутатор 21 со схемой 22 сравнения кодов, которая соединена также с кодовыми выходами первого реверсивного счетчика 6, Выход первого регистра 19 подключен также через пятый коммутатор 23 к второму входу узла 8 вычитания и непосредственно к входу второго линейного декодирующего преобразователя 15. Выход схемы 22 сравнения соединен с управляющим входом второго переключателя 24, сое-. диняющего через первый ключ 25 генератор 1 питания с вторым реверсивным счетчиком 26, а также через вентиль 27 с управляющими входами второго ключа 14 и пятого коммутатора 23. Кодовые выходы второго реверсивного счетчика 26 соединены через третий коммутатор 28 с входами третьего 29 и четвертого 30 регистров, а выходы последних в свою очередь через четвертый коммутатор 31, управляющий вход которого соединен с выходом вентиля 27, подключены к кодовым входам преобразователя код-сопротивление 11. Один из выходов блока 32 управления соединен с управляющим входом схемы И 9, второй - с управляющим входом вентиля 27.Блок 32 управления также соединен с ключами 14 и 25 и с коммутаторами 18,21, 28 и 31. Узел 16 установки нуля включает в себя регистр и линейный декодирующий преобразователь (не показаны).Прибор работает следующим образом.Генератор 1 питает прямоугольным напряжением высокой частоты тензопреобразователь 13, компенсирующую схему 12, и вырабатывает эталонное опорное напряжение для преобразования сигнала тензопреобразователя 13 в цифровой код, выполняемого на линейном декодирующем преобразователе 1 О, соединенном через узел 8 вычитания с реверсивным счетчиком 6, для преобразования кода в напряжение, выполненного на аналогичном линейном декодирующем преобразователе 15, а также выполняемого узлом 16 установки нуля. Код из реверсивного счетчика 6 в процессе измерений подается через узел 8 вычитания на линейный декодирующий преобразователь 10, Выходное напряжение преобразователя 10, пропорциональное выходному коду узла 8 вычитания, через сопротивление преобразователя код-сопротивление 11 поступает в виде напряжения компенсации 11 кх на первыйвход входного блока 4. На второй вход бло5ка 4 поступает напряжение Ько компенсации напряжения смещения нуля 13 хо с выхода компенсирующей схемы 12, предсталяющей собой мост сопротивлений, одно плечо которого является переменным сопротивлением, на третий вход поступает напряжение 0 х5 с выхода тензопреобразователя 3, на четвертый - напряжение 1)компенсации нуля с выхода узла 16, на пятый - напряжение Зк коррекции напряжения Укокомпенсации напряжения смещения нуля с выхода преобразователя 15 через ключ 14. 0На выходе блока 4 формируется напряжение рассогласования Ы.3 в видеИ 3 = (3 х - (%ко+к+ (3 кх+ (.Зкн)Напряжение рассогласования Ь(3 подается на вход нуль-органа 3, на который также подается прямоугольное напряжение с генератора 1. Это же напряжение подается с генератора 1 на анализатор 2 уровня и через переключатель 5 на прямой или инверсный входы реверсивного счетчика 6, а усиленное напряжение М 3 подается с выхода 20 нуль-органа 3 на вход анализатора 2 уровня, выход которого соединен с входом переклЮ- чателя 5, управляющего реверсивным счетчиком 6. Напряжение генератора 1, подаваемое для литания компенсирующей схемы 12, линейных декодирующих преобразователей 10, 15 и узла 16 установки нуля по форме, фазе и частоте совпадает с напряжением питания тензопреобразователя 13. В нуль-органе 3 происходит выделение удвоенной амплитуды полезного сигнала напряжения рас- З 0 согласования Ь(3. В анализаторе 2 уровня определяется уровень напряжения рассогласования и в зависимости от его величины импульсы с генератора 1 поступают на те позиции счетчика 6, разрядность которых соответствует величине уровня напряжения 35 рассогласования Ь(3. По мере уменьшения величины И 3 импульсы с генератора 1 поступают на позиции счетчика 6, разрядность которых меньше тех, на которые поступают импульсы при большей величине уровня напряжения И 3. Тем самым уменьшается вре 40 мя уравновешивания выходного напряжения тензопреобразователя 13 напряжением компенсации вакх. Если напряжение рассогласования не равно ную, то нуль-орган 3 и анализатор 2 уровня устанавливают пере ключатель 5 в состояние, при котором импульсы с генератора 1 поступают на лрямой или инверсный вход счетчика 6 в зависимости от знака напряжения рассогласования Ю и на позиции, разрядность которых соответствует уровню напряжения М 3, Напряже 50 ние Укследит за величиной напряжения 13 х с точностью до величины веса младшего разряда счетчика 6 импульсов. Код со счетчика 6 импульсов поступает на индикатор 7 без учета этого младшего разряда. 55Прибор работает в режиме коррекции функции измерения и в режиме измерения.6При этом диапазон измерения веса Р разбивается на несколько поддиапазонов, например два. Пусть диапазону измерения веса(О; Р), где Р - номинальное значение диапазона измерения веса должны соответствовать согласно идеальной кривой В функцииизмерения значения кодов О исоответствующих измеренным значениям, веса Р,причем Х=Р. Л значению Р, веса, соответствующему границе разбиейия диапазона (О; Рн) на два поддиапазона (О; Р,)и (Р,; Р) - значение кода причемХ= Р,.Г 1 о команде с блока 32 управления черезкоммутатор 18 с блока 17 задания в регистры 19 и 20 записывают коды Хр 9 и Хр 2 о,равные соответственно значениям 7и (Я -нЕ), т.е.Р 19, Рр 20=н -,В режиме коррекции под управлениемблока 32 управления ключ 14 разомкнуттак, что напряжение 13 к = О, выходное напряжение узла установки нуля 13 кн =О, вентиль 27 закрыт, коммутатор 31 находится всостоянии, при котором выходы регистров29 и 30 отключены от входов преобразователя 11, при этом выходное сопротивление преобразователя 11, а следовательно и коэффициент преобразования прибора Кп --- " --максимальный. Коммутатор 23 находится всостоянии, при котором на его выходе кодравен нулю, т.с. выходной код Ъ узла 8равен выходному коду 7.о счетчика 6 импульсов, т.е. Ау = ЯоНа первом этапе тензопреобразователь13 не нагружаетс и Р=О. При этом его выходное напряжение 13 х равно напряжениюсмещения нуля 13 хо, т.е. 0=Ц,о. Напряжение Бкх изменяется до тех пор, пока напряжение Ь 1.3 рассогласования не станет близким нулю, т.е. Ь,13=0.Если при этом показания о счетчика 6на индикаторе 7 не равны нулю, т.е. приР= О; м о 0, то, изменяя переменное сопротивление моста компенсирующей схемы 12,добиваются, чтобы код Хо а следовательно,напряжение 1 кх стало равно нулю, т.е.Ц,=О; Хо =0; Цо=1-коЗатем на втором этапе режима коррекциитензопреобразователь 13 нагружается эталонным весом Р, равным значению Р, т.е.Рэ -- Р. При этом под управлением блока32 коммутатор 28 замыкает выходы счетчика26 с входами регистра 29, а выходы последнего через коммутатор 31 подключаются ккодовым входам преобразователя 11. Ключ25 замыкает выход генератора 1 и вход переключателя 24. Коммутатор 21 подсоединяет к схеме 22 сравнения кодов выход регистра 19,Происходит измерение веса Р = Р. Есэли код Хо, поступающий из реверсивногосчетчика 6 и соответствующий измеряемомувесу Рэ не равен коду Хр из регистра 19,т.е. Хо+ Хр или ХоЯ, то схема 22 срав934233 10 Формула изобретения 50 55 9ность, обусловленная нелинейностью зависимости выходного напряжения тензопреобразователя от нагрузки. Погрешность от нелинейности функции измерения уменьшаетсяза счет осуществления индивидуального длякаждого тензопреобразователя такой функции измерения системы преобразователь-при.бор, при которой она пересекалась бы с функкией измерения цифрового прибора в трехточках (при значениях веса равного нулю,номинальному значению и промежуточному10значению). Геометрическая интерпретациядействий предлагаемого прибора для осуществления такой функции измерения заключается в следующем.На первом этапе режима коррекции происходит. компенсация напряжения смещения 15нуля, т.е. функция измерения сдвигается так,чтобы она пересекалась с точкой (О;0. Затем на втором этапе осуществляется поворотфункции измерения вокруг точки О;0) допересечения ее с точкой (Р,Х осуществляемое с помощью измерения коэффициен 20та преобразования прибора Кв путем изменения сопротивления преобразователя кодсопротивление 11. При этом функция нуляизмерения совпадает с кривой. Значение напряжения компенсации смещения нуля и коэффициента преобразования запоминается.На третьем этапе кривая функции измерениясмещается до пересечения с точкой Р,;0 спомощью напряжения Бк коррекции напряжения компенсации напряжения смещениянуля, а затем поворачивается вокруг точкиР,О до пересечения с точкой Рн;( Х ивХ) с помощью изменения коэффициентапреобразования Кп,Значение коэффициента Кп запоминается.В режиме измерения измерение нагрузкиРР, происходит при значениях напряжениякомпенсации напряжения смещении нуляи коэффицценте преобразования прибора,запомненных на первом и втором этапе режима коррекции, т.е. по кривой С (фиг. 2). 40Если нагрузка Р ) Р, то измерение происходит по кривой Р, смещенной с помощью вычитания от показаний счетчика 6 кода, величиной Х- по кривой Р, смещенной допересечения с точкой Р,; Х т.е. по кривой 45Е. При этом погрешность от нелинейноститензопреобразователей в несколько раз меньше,чем при измерении прибором веса, когдафункция измерения системы прибор-преобразователь имеет вид кривой А. Прибор упрощает процесс коррекции функции измерения за счет уменьшения аппаратурных затрат для осуществления такой коррекции в сравнении с известным прибором, а именно, отпадает необходимость в двух дополнительных преобразователях кодсопротивление, триггере, коммутаторе, двух ключах благодаря применению вычитающего узла. При этом процесс коррекции функции измерения происходит значительно быстрее, чем в известных, за счет прохождения третьего этапа коррекции за один цикл, в то время как в известном приборе этот этап представляет итерационный процесс и количество циклов итерации может быть в зависимости от требуемой степени приближения значительным (например, десять),Таким образом, предложенный прибор значительно проще, а быстродействие значительно выше за счет сокращения в 5 - 10 раз времени прохождения прибором режима коррекции функции измерения. Цифровой прибор для тензометрических весов, содержащий генератор питания, подключенный к одним входам анализатора уровня и нуль-органа, другой вход которого соединен с входным блоком, а выход через другой вход анализатора уровня подключен к первому переключателю, связывающему генератор питания с первым реверсивным счетчиком, кодовые выходы которого подключены к индикатору и через схему И, связанную с блоком управления, к узлу установки нуля, первый линейный декодирующий преобразователь, выход которого через преобразователь подключен к входному блоку, соединенному соответственно с выходами компенсирующей схемы и тензопреобразователя, связанных с генератором питания и с выходом узла установки нуля, блок задания, кодовые выходы которого через первый коммутатор подключены к входам первого и второго регистров, выходы которых через второй коммутатор подсоединены к схеме сравнения кодов, соединенной с выходами первого реверсивного счетчика, выход которой подключен к второму переключателю, соединяющему через первый ключ генератор питания с вторым реверсивным счетчиком, кодовые выходы которого через третий коммутатор подключейы к входам третьего и четвертого регистров, выходы которых через четвертый коммутатор соединены с кодовыми входами преобразователя, а выход схемы сравнения кодов соединен также через вентиль, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления, с управляющими входами четвертого коммутатора и второго ключа,второй линейный декодирующий преобразователь, соединенный с первым регистром, и пятый коммутатор, отличающийся тем, что, с целью упрощения прибора и повышения быстродействия, в него введен узел вычитания, входы которого соединены с кодовыми выходами первого реверсивного счетчика и через пятый коммутатор с выходами первого регистра, а выходы подключены к входам первого линейного декодирующего преобразователя, причем управляющий вход пятого коммутатора соеди934233 иг Пгг. Пг Составительва Техред А. ВойкТираж 673ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений113035, Москва, Ж - 35, РауФилиал ППП Патент, г. Ужго Редактор Т. КугрышеЗаказ 3910/33 уск нен с выходом вентиля, а выход второго линейного декодирующего преобразователя через второй ключ соединен с входным блоком.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1 г1. Авторское свидетельство СССР Юо 315948, кл. 6 01 6 9(00, 1968.2. Авторское свидетельство СССР Ма 699348, кл. (д О 1 6 23/18, 1977 (прототип). В. Ширшовас Корректор И.Подписноекомитета СССРи открытийшская наб., д. 4/5Род ул Проектная 4
СмотретьЗаявка
2994607, 20.10.1980
КИЕВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМ. 50-ЛЕТИЯ ВЕЛИКОЙ ОКТЯБРЬСКОЙ СОЦИАЛИСТИЧЕСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ
САМАРЦЕВ ЮРИЙ НИКОЛАЕВИЧ
МПК / Метки
МПК: G01G 3/147
Метки: весов, прибор, тензометрических, цифровой
Опубликовано: 07.06.1982
Код ссылки
<a href="https://patents.su/6-934233-cifrovojj-pribor-dlya-tenzometricheskikh-vesov.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Цифровой прибор для тензометрических весов</a>
Предыдущий патент: Датчик для измерения параметров пленочного течения жидкостей
Следующий патент: Дозатор непрерывного действия
Случайный патент: Устройство для определения тампонирующей способности цементных растворов