Автоматическое весоизмерительное устройство

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет -Государственный комитет СССР ио делам изобретений н открытий(088.8) Опубликовано 15,1132. Бюллетень М 42 Дата опубликования описания 15.11.82(71) Заявитель Челябинский ордена Октябрьской Революции и орденуТрудового Красного Знамени металлургический завод"(54) АВТОМАТИЧЕСКОЕ ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть широко применено в народном хозяйстве в особенности в сложных условиях современного интенсивного производства, например при взвешивании подвижных объектов.Известно цифровое тенэометрическое устройство, содержащее генератор,соединенный через входной ключ с реверсивным счетчиком, тензодатчик и преобразователь код-напряжение, подключенные ко входам элемента сравнения, соединенного с нуль-органом, один из выходов которого подключен к триггеру знака, выход которого соединен с шиной "Сложение-вычитание" реверсивного счетчика, соединенного поразрядно с преобразовате- лем код-напряжение, и выходной блок, а кроме того, ведомый триггер и блок останова, выполненный в виде элемента совпадения, соединенного с двух- каскадным ключевым усилителем, один вход ведомого триггера подключен к выходу нуль-органа, а другойк выходу триггера знака, входы блока останова и выход ведомого триггера соединены с шинами "Сложение-вычита-, ние" реверсивного счетчика, а выходы блока останова подключены к управляющей шине входного ключа и к выходному блоку, поразрядно соединенному с реверсивным счетчиком 1).Недостатком такого устройстваявляется малое быстродействие.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является автоматическое весоиэмерительное устройство, содержащее реверсивные счетчики нуля и измерения с преобразователями код-напряжение выходы которых подсоединены к элементу сравнения, ко. второму входу которого подключен датчик, а к выходу - нуль- орган, выходы которого связаны со входами реверсивных счетчиков сложения-.вычитания генератор импульсов, соединенный со счетным входом реверсивного счетчика нуля через управляемый ключ и со счетным входом реверсивного счетчика измерения через схему управления скоростью компенсации, ко входам которой подсое динены выходы счетчика переходов состояния компенсации, связанные со счетным входом последнего через аосему совпадения и схему запрета, второй вход которой подключен к входу ре версивных счетчиков "вычитание",вы 974137ходное устройство и цифропечатающую машинку, через дешифратор и схему выбора кода поразрядно скоммутированные с реверсивными счетчиками нуля и измерения 2 ).Недостатком известного устройства является сравнительно низкое быстродействие.Цель изобретения - повышение быстродействия путем введения порога изменения скорости счета от величины 1 О измеряемого веса, а также, исключение повторных регистраций Поставленная цель достигается тем что в устройство введены, подсоеди-. ненный к выходу нуль-органа, сигнализатор грубого неравновесия, управляемая схема равновесия и схема разрушения, причем вь 1 ход снгнализатора гРУбого неРавновесия включен на вход сброса счетчика переходов состояния компенсации, выход схемы совпадения связан с управляющим входом схЕмы равновесия, вход которой подключен к входу вычитания реверсивных счетчиков а выход через схему разрешения к входу останова схемы управления скоростью компенсации.Кроме того, в него введены распре. делитель и триггер регистрации,причем выход сигнализатора грубого неравновесия включен на вход сброса Распределителя, первый выход которого подключен к дешифратору, а второй - к триггеру регистрации, второй вхсд которого соединен с выходом 35 схем разрешения, а выход - со вторым входом распределителя и вторым входом останова схемы управления скоростью компенсации.На фиг, 1 изображена структурная 40 схема автоматического весоизмерительного устройства; на фиг. 2 - схема управления скоростью компенсации, на фиг. 3 и 4 - электрические принципиальные схемы сигнализатора грубого неравновесия и управляемой схемы равновесия; на фиг, 5 - времен - ные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства.Автоматическое тензометрическое устройство содержит реверсивный счетчик 1 нуля и реверсивный счетчик 2 измерения, поразрядно связанные с преобразователями 3 и 4 код-напряжение и со схемой 5 выбора кода.Выходи преобразователей 3 н 4 вместе с выходом весоизмерительного датчика 6 подключены к элементу 7 сравнения, связанному с нуль-органом 8, выходы которого являются шинами слежения (+) и вычитания ( в ) ревер сивных счетчиков 1 и 2.Генератор 9 импульсов связан со счетным входом реверсивного счетчика 1 нуля через управляемый ключ 10 и со счетными входами реверсивного 65 счетчика 2 измерения через сМ%у 11 управления скоростью комттенсации, ко входам которой подключены выходы счетчика 12 переходов состояний компенсации через схему 13 совпадения поданные также на схему 14 запрета, подключенную входом к одной из шин "Сложение-вычитание", а выходом - к счетному входу счетчика 12 переходов. Ко входу "Сброс" счетчика 12 подключен выход сигнализатора 15 грубого неравновесия, вход которого связан с выходом элемента 7 сравнения.Сигнал с выхода схемы 13 совпадения, соответствующий выбранному ( например, наибольшему) значению кода счетчика 12 переходов, поступает на управляющий вход схемы 16 равно 1весия, соединенной с одной из шин "Сложение-вычитание". Выход схемы 16 через схему 17 разрешения или через триггер 18 регистрации поступает соответственно на шину "Останов" (обозначена "0" на Фиг. 1 и 2) схемы 11 управления скоростью компенсации и на шину "Пуск" распределителя 19.Информационные выходы схемы 5. выбора кода соединены с выходным устройством 20 (например, цифровым табло ) и цифропечатающей машинкой 21 через дешифратор 22. Выход сигнализатора 15 грубого неравновесия связан с шиной "Сброс" распределителя 19, а шина "Стоп" последнего подключена ко входу триггера 18 регистрации.Распределитель 19 содержит мультивибратор 23, импульсы которого через управляемый ключ 24 поступают на триггера 25 - 27, образующие счетчик, выходы которого подключены к дешифратору 28.Схема 11 управления скоростью компенсации (фиг, 2) содержит циФровой фильтр 29, управляемые ключи 30 32 и схемы ИЛИ 33 и 34.Сигнализатор 15 грубого неравновесия (фиг, 3) содержит операционный усилитель 35 с задающим резистором 36, формирующим транзистором 37, инвертор 38, схема И 39 и триггер на логических элементах 40 и 41,Управляемая схема 16 равновесия ( фиг. 4) содержит усилитель на транзисторе Т 1, схему восстановления постоянной составляющей на емкостях С 1 и С 2 диодах Д 1 и Д 2, схему ИЛИ на транзисторах Т 2 и ТЗ и выходной транзистор Т 4. Емкость С 2 с резистором Р 1 и емкость С 2 с резистором Й 2 образуют элементы выдержки времени,Автоматическое весоиэмерительное устройство работает следующим образом.При установке прибора на объекти подключении весоиэмерительногодатчика б, подачей сигнала "Нуль"(на фиг. 1 и 2 обозначен стрелкойсо значком "Нф ) очищают реверсивныйсчетчик 2 измерения и прекращаютпоступление в него импульсов генератора 9 за счет работы схемы ИЛИ34, запирающей управляемые ключи30-32 (фиг. 2) при подаче сигнала"Нуль".В то же время импульсы генератора9 через ключ 10 поступают на входреверсивного счетчика 1 нуля дотех пор, пока начальный сигнал весоизмерительного датчика 6 не скомпенсирован сигналом преобразователя3 код-напряжение, прямо пропорциональным коду реверсивного счетчика 1.После этого переводят прибор врежим "Измерение" (сигнал "Измерение"обозначен на фнг. 1 стрелкой со,значком "И" ), код счетчика 1 фиксируется, так как ключ 10 закрывается.Прибор готов к работе, код реверсивного счетчика 2 и выходного устройства 20 нулевой.Предварительно сигнализатор 15 грубого неравновесия настраивают резистором 36 (фиг. 3) на .необходимый потехнологии уровень срабатыванияНапример, если прибор установленна линии отгрузки продукции, кудапоследняя поступает порциями от 1до 2, то порог срабатывания сигнали-затора 15 может быть выбран, предположим 0,5 т.При наложении на весоиэмерительный датчик б груза, нуль-орган 8переводит реверсивный счетчик 2 врежим сложения,Сигнал на выходах нуль-органа 8и сигналиэатора 15 грубого неравновесия показан на позиции 1 фиг. 5уточка а - момент наложения груза ).Соответствующий сигнал на выходетранзистора 37 показан на позиции 2фиг. 5.На вход С схемы И 39 приходят импульсы удвоенной частоты по сравнениюс питающим датчик 6 напряжением(позиция 3 фиг. 5 ),Сигнал на выходе сигнализатора 15грубого неравновесия показан на позиции 4 фиг. 5.При появлении сигнала "1" на входе инвертора 38 сигналом "Нуль" сего выхода возбуждается триггер наэлементах 40 и 41, устанавливаелыйв исходное состояние в моменты времени "б" путем подачи нулевого сигнала через схему И 39 на элемент 41,Аналогичная картина наблюдаетсяпри снятии груза с весоиэмерительного датчика 6.Таким образом, при наложении илиснятии груза сигналом с выхода сигналиэатора 15 грубого неравновесияустанавливается в нулевое состояниесчетчик 12 переходов состояния компенсации, который переводит схему11 управления скоростью компенсации5 на "быстрый счет".При коде 000 счетчика 12 (фиг.2)импульсы генератора 9 частотой1000 Гц поступают через ключ 30 навход 3-ей декады реверсивного счет 10 чика 2, с большой скоростью компенсируя сигнал датчика. б, При достижении компенсации сотнями нуль-орган8 начинает переключаться со сложения на вычитание,а импульсы с шин5 "Сложение-вычитание" через схему 14запрета поступают на счетный входсчетчика 12. После окончания импульса на его шине "Сброс" счетчик 12начинает подсчет подступивших импульсов "Сложение-вычитание" и менятьсвой ход. Некоторое время существует первое ложное равновесие. Сигналиэатор 15 грубого неравновесия,поскольку равновесие восстановленоболее не срабатывает.При ходе 010 ( два) счетчика 12 закрывается ключ 30 и открывается ключ31. Импульсы генератора 9 частотой100 Гц поступают на вход младшей декады реверсивного счетчика 2. По,скольку равновесие на уровне сотенуже существует, то в течение короткого времени около(0,1-2,0 с)происходит уравновешивание на уровнеединиц. Некоторое время существуетвторое ложное состояние уравновесия,так.как хотя уравновешивание произведено на уровне младшей декады,динамическая погрешность вследствиебольшой частоты заполнения еще ве 40 лика. При коде счетчика 12 четыреи выше ключи 30 и 31 закрыты, аоткрыт .ключ 32, через который импульсы генератора 9, поделенные вцифровом фильтре 29 на 8, т.е. час 45 тотой 125 Гц, поступают на вход первой декады счетчика 2.Уменьшается амплитуда динамической составляющей ошибки, вызваннойкак большой скоростью заполненияя) счетчика 2, так и проявлением динамических свойств объекта взвешивания.При коде счетчика 12, равном семи,схема 13 совпадениявоздействуя на55 схему 14 запрета, прекращает работусчетчика 12,В седьмом состоянии счетчик 12.продолжает оставаться до тех порпока не установлен в нулевое состояие сигналиэатором 15 грубого неравновесия, в свою очередь срабатывающим от определенного изменения веса,измеряемого датчиком 6.Если происходит небольшое изменение веса, не вызвавшее срабатываф 5 ния сигнализатора 15 грубого нерав 974137новесня, то устройство отслеживаетэто изменение со скоростью 125 единиц в секунду (125 Гц ).Поскольку скорость отслеживанияневелика, то прибор фильтрует различного рода кратковременные помехи, так как не успевает их отработать,Практически при приложении любойнагрузки в пределах шкалы приборустанавливает новое значение кода 1 Отак быстро, что человеческий глазне успевает уловить сам процессперехода, а только Фиксирует чтоизме 8 ение произошло.При состоянии равновесия (Фиг.4)нуль-орган 8 попеременно переводитреверсквные счетчики 1 и 2 то в режим "Сложение", то в режим "Вычитание". Таким образом, на шинах "Сложение-вычитание" в состоянии равно- Овески присутствуют импульсы напряжения, а прк отсутствии равновесиялибо нулевой, либо единичный(около+5 В ) скгнал.Прк наличии равновесия транзистор Т 1 периодически насыщается илизапирается, конденсатор С 1 либо за"ряжается по цепи +5 В, К 3, С 1, Д 15 Б с полярностью, указанной нафкг. 4, либо передает часть заряда.конденсатору С 2 по цепи С 2, Д 2, С 1,Т 1, так что конденсатор С 2 оказываетсл заряженным с полярностью, указанной на фкг. 4.Транзистор Т 2 заперт отрицательнымпатенцкапом конденсатора С 2, а транзистор Т 4 насыщен, так что на выходе схемы 16 при равновесии присутствует единичный сигнал (+5 В.Прк отсутствии равновесия вследствие перезаряда конденсатора С 2 4 Отранзистор Т 2 открывается, транзистор Т 4 закрывается, на выходе схеь: 16 появляется нулевой сигнал, препятствующий прохождению сигнала "Регкстрацкя" (на Фкг, 1 обозначен 45стрелкой со значком "Р") на выходсхемы 17 разрешения,Прк подходе к состоянию подлинного равновесия прибор проходит несколько ложных состояний равновесия, 5 ОФкэкческк объясняемых изменениемскорости заполнения реверсивногос етчкка 2.Поэтому для исключения фиксациикода прибора на одном иэ ложных равновесий, на управляющий вход схемы16 подается сигнал с выхода схемы13 совпаденкя. Прк любом состояниисчетчика 12, кроме седьмого, когдадостигается подлинное равновесие,транзистор ТЗ закрывается и схема16 начинает реагировать на входнойсигнал.Таким образом, работа сигнализатора 15 грубого неравновесия и схемы 16 равновесия связаны через счетчик 12 переходов состояния равновесия и схему 13 совпадения.В сущности, сигнализатор 15 грубого неравновесия, кроме функции "понужания" скорости заполнения, является элементом функции фиксации равновесия.За счет работы схемы 16 равновесия сигнал на выходе схемы 17 разрешения появляется только при наступлении равновесия, чем достигается повышение точности прибора.При появлении сигнала на выходе схемы 17 разрешения через схему ИЛИ 34 прекращается заполнение счетчика 2, циФры фиксируются ("останавлива ются"), что дает возможность оператору однозначно зарегистрировать код( без подачи сигнала "Регистрация"также можно зарегистрировать код,но последние 2-3 единицы мелькают,так как постоянно идет процесс декомпенсации и нуль-орган 8 переключается то в режим "Сложение", то в режим "Вычитание" ).Документальная регистрация реэультата цифропечатающей машинкой 21производится следующим образом.Сигналом с выхода схемы 17 раэрешения возбуждается триггер 18 ре-.гистрации и, если перед этим сигнализатор 15 грубого неравновесия сигналом по шине "Сброс" распределителя19 установил триггеры 25-27 в нулевое состояние, то импульсы мультивибратора 23 через управляемый ключ24 поступают на счетные входы последовательно соединенных триггеров 25 27, образующих счетчик распределителя 19.По мере возрастания кода счетчика на тоиггерах 25-27, через дешиф/ратор 28 происходит выдача последовательно команд на печать первой, второй, третьей и последующих цифр результата через дешифратор 22 на приводы цифропечатающей машины 21,Например, последнее перед нулевым состояние счетчика на триггерах 25-27 дешифрируются как команда "Стоп", устанавливающая в исходное состояние триггер 18 регистрации,что приводит к закрыванию ключа 24 и остановке распределителя 19.Распределитель 19, собранный по указанной схеме, не допускает повторной регистрации одного и того же груза, т.е. команда "Стоп" может быть снята только подачей команды "Сброс" сигнализатрром 15 грубого неоавновесия, т.е. после добавления или убавления груза.При необходимости все же зарегистрировать дважды один и тот же груз или два груза, различающиеся ненамного, это может быть сделано с, помощью подачи команды "Сброс" вруч-. ную кнопкой.В реальных производственных условиях, учитывая особенности обЪекта взвешивания, ритм взвешивания и требуемую точность, соответствующим подбором выдержек схему 16 равновесия можно настроить оптимальным образом.При повышенной динамике 1.вьдержки должны быть уменьшены, чтобы не удлинять цикл взвешивания, хотя при этом несколько уменьшается точностьформула изобретения1. Автоматическое весоиэмерительное устройство, содержащее реверсив. ные счетчики нуля и измерения с преобразователями код-напряжение,выходы которых подсоединены к элементу сравнения, ко второму входу которого подключен датчик, а к выходу - нуль- орган, выходы которого связаны со входами реверсивных счетчиков сложе ния-вычитания, генератор импульсов, соединенный со счетным входом реверсивного счетчика нуля через управляемый ключ и со счетным входом реверсивного счетчика измерения через схему управления скоростью компен- сации, ко входам которой подсоединены выходы счетчика переходов состояния компенсации, связанные со счетным входом последнего через схе. му совпадения и схему запрета, второй вход которой подключен к входу вычитания реверсивных счетчиков, выходное устройство и цифропечатающую машинку через дешифратор и схему выбора кода поразрядно скоммутированные с реверсивными счетчиками нуля и измерения, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения быстродействия путем введения порогаизменения скорости счета от величиныизмеряемого веса, в него введены, подсоединенный к выходу нуль-органасигнализатор грубого неравновесия,управляемая схема равновесия и схема разрешения, причем выход сигнали затора грубого неравновесия включенна вход сброса счетчика переходовсостояния компенсации, выход схемысовпадения связан с управляющим входом схемы равновесия, вход которой5 подключен к входу вычитания реверсивиых счетчиков, а выход через схему разрешения .- к входу останова схе мя управления скоростью компенсации.2. устройство по п. 1, о т л и 20 ч а в щ е е с я тем, что, с, цельюисключения. повторных регистраций, внего введены распределитель и триггер регистрации, причем выход сигналиэатора грубогО Неравновесия вКлю.зя чен на вход сброса распределителя,первый выход которого подключей к дешифратору, а второй - к триггерурегистрации, второй вход которого 1соединен с выходом схема разрешенияЗО а выход - со вторым входом распределителя и вторым входом остановасхемы управления скоростью компенсации.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 748257, кл. О 01 й 9/00,С 01 6 9/00, 1978.2. Аналого-цифровой преобразова,тель ф/4232. Техническое описание4 2 П 4,949.145.ТО (прототип).974137 рложение 1 ня Составитель В.Митряеведактор А.Гулько Техред И.ГайдуКорректор И.Ватрушк аказ лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 677/55 Тираж 673ВНИИПИ Государственпо делам иэобрете 113035, Москва, Жногоний иРауш Подписномитета СССРкрытийя наб.,д.