Устройство для регистрации веса в динамике

 

I оУСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ВЕСА В даНАМИКЕ, содержащее весоизмерительный датчик, реверсивные счетчики нуля и измерения с преобразователями код-нап ряжение, выходы которых и вьлход весоизмерительного датчика соединены с входами элемента сравнения, выход которого связан с первым входом нуль-органа,первый и второй выходы.которого подключены соответственно к шинам Сложение и Вычитание реверсивных счетчиков нуля и измерения, блок установки нуля, выход которого связан с входом реверсивного счетчика нуля, распределеитель регистрации, поразрядно скоммутированный с дешифратором , через который выходы реверсивког го счетчика измерения подключены к выходному устройству, генератор, выход которого связан с входом делителя частоты и входом ключей высокой и средней скорости, ключ низкой скорое ти, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом ключа средней скорости, первым выходом делителя частоты и входом распределителя регистрации, а выходы ключей низкой и высокой скорости соединены со счетными входами реверсивного счетчика измерения, сиг-, нализатор грубого неравновесия, вход которого связан с выходом элемента сравнения, и блок равновесия, первый вход которого связан с шиной Вычитание , при этом первый выход сигнализатора грубого неравновесия связан с управлякяцим входом ключа высокой скорости, отличающееся тем, что, с .целью повышения точности измерения за счет увеличения помехозащищенности, в него введены ключи сложения, вычитания (Л и гашения, триггер динамики, вход, которого соединен с выходом реверсивного счетчика динамики, ключ обратного хода, первый вход которого соединен с первым выходом триггера динамики, второй вход ключа обратного хода соединен с шиной Вычитание , ел а его выход связан с вторым входом 00 нуль-органа, ключ запрета, первый кэ вход которого соединен с вторьш выо ходом триггера .щшамики и вторым вхо-ч, со дом блока равновесия, второй вход ключа запрета соединен с шиной Вычитание и первьы входом ключа вычитания , а выход кгаоча запрета связан с первым входом ключа гашения и вторым входом ключа вычитания, третий вход которого связан с вторым выходом делителя частоты, первый выход которого связан с первым входом ключа сложений , второй вход котброго соединен с шиной Сложение, триггер точного останова, первЕЛй -вход которого сое

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(у) G 01 G 23/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H Дв < CSOVV Ca xmt CveV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3651111/24-10 (22) 12.10.83 (46) 30.04.85 Бюл.9 16 (72) Э.Ф.Драчук, Г.Н.Вахрушев и А.В.Комарницкий (71) Челябинский ордена Октябрьской

Революции и,ордена Трудового Красного Знамени. металлургический комбинат (53) 681.269 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

11- 974137, кл.G 01 G 23/36,1981.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 1076770, кл.G 01 С 23/36,1982 (прототип) (54)(57) 1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ВЕСА В ДИНАМИКЕ,содержащее весоизмерительный датчик, реверсивные счетчики нуля и измерения с преобразователями код-напряжение, выходй которых и выход весоизмерительного датчика соединены с входами элемента сравнения, выход которого связан с первым входом нуль-органа, первый и второй выходы. которого подключены соответственно к шинам "Сложение" и "Вычитание" реверсивных счетчиков нуля и измерения, блок установки нуля, выход которого связан с входом реверсивного счетчика нуля, распределеитель регистрации, поразрядно скоммутированный с дешифратором, через который выходы реверсивно го счетчика измерения подключены к выходному устройству, генератор, выход которого связан с входом делителя частоты и входом ключей высокой и средней скорости, ключ низкой скорос-. ти, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно

„„ЯЦ„„1153239 с выходом ключа средней скорости, первым выходом делителя частоты и входом распределителя регистрации, а выхеды ключей низкой и высокой скорости соединены со счетными входами реверсивного счетчика измерения, сиг-. нализатор грубого неравновесия, вход которого связан с выходам элемента сравнения, и блок равновесия, первый вход которого связан с шиной "Вычитание", при этом первый выход сигнализатора грубого неравновесия свя" зан с управляющим входом ключа высокой скорости, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет увеличения помехозащищенности, в него введены ключи сложения вычитания и гашения, триггер динамики, вход, которого соединен с выходом реверсивного счетчика динамики, ключ об-. ратного хода, первый вход которого соединен с первым выходом триггера динамики, второй вход ключа обраэного хода соединен с шиной "Вычитание", а его выход связан с вторым входом нуль-органа, ключ запрета, первый вход которого соединен с вторым выходом триггера, динамики и вторьм вхо- дом блока равновесия, второй вход ключа эалрета соединен с шиной "Вы» читание" и первым входом ключа вычитания, а выход ключа запрета связан с первым входом ключа гашения и вторым входом ключа вычитания, третий вход которого связан с вторым выходом делителя частоты, первый выход которого связан с первым входом ключа сложения, второй вход которого соединен с шиной Сложение", триггер точного астанова, первый g-вход которого сое

1153 динен с выходом блока равновесия, а вход Сброс триггера точного остаtl II 1 нова связан с шиной "Регистрация", 1при этом выход триггера точного останова связан с выходом распределителя регистрации.

2.Устройство по п.1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, в него введен

3 -триггер предуспокоения, R- u Sвходы которого соединены соответствен-. но с вторым выходом сигнализатора грубого неравновесия и шиной "Сложение" или "Вычитание", а первый и второй выход 11-триггера предуспокое239 ния соответственно соединены с упр авляющим входом ключа средней скорости и третьим входом блока равновесия.

З.Устройство по п.l, о т л и ч а ющ е е с я тем, что в него введена схема сброса, первый и второй вход которой соединены соответственно с выходами "Обнуление" и "Переполнение" реверсивного счетчика динамики, а третий вход схемы сброса соединен с шиной "Сложение", при этом выход схемы сброса связан с входом Р -триггера динамики и вторым входом ключа гашения.

Изобретение относитсяк весоизмери- при взвешивании груза в условиях дительной технике и может быть использова намических помех типа качки при но при взвешивании грузов в условиях, ограниченном времени измерения.

1низкочастотных динамических помех. Наиболее близким к изобретению

Известно автоматическое весоизме- . 5 является устройство для регистрации рительное устройство, содержащее веса в динамике, содержащее весореверсивные счетчики нуля и измере- измерительный датчик, реверсивные ния с преобразователями код — напря-, счетчики нуля и измерения с преобжение, выходы которых вместе с дат- разователями код-напряжение, выходы чиком подключены к входу элемента 10 которых и выход весоизмерительного сравнения, к выходу которого нодсо- датчика соединены с, входами элеменединен нуль-орган, выходы которого. та сравнения, выход которого связан . связаны с входами реверсивных счет- с первым входом нуль-органа, первый чиков "Сложение" и "Вычитание", ге- и второй выходы которого подключены нератор импульсов, соединенный со >5 соответственно к шинам "Сложение" счетным входом реверсивного счет- и "Вычитание" реверсивных счетчиков чика нуля через управляемый ключ и нуля и измерения, блок установки со счетным входом реверсивного счет- нуля, выход которого связан с вхочика измерения через схему управле- дом реверсивного счетчика нуля, ния скоростью компенсации, к входам 20 распределитель регистрации, поразряд которого подсоединены выходы счет- но скоммутированный с депв1фратором, чика переходов. состояиия компенсации, через который выходы реверсивного связанные со счетным входом послед- .счетчика измерения подключены к вынего через схему совпадения и схему ходиому устройству, генератор; вьцсод запрета, второй вход которой под- 25 которого связан с входом делителя ключен к входу вычитания реверсив- частоты и входом ключей высокой и ных счетчиков, выходное устройство и средней скорости, ключ низкой скоросцифропечатающую машинку через дешиф- ти, первый, второй и третий входы ратор и схему выбора кода по разряд- которого соединены соответственно с но скоммутированные с реверсивными N выходом ключа средней скорости, счетчиками нуля и измерения, сигна- первым выходом делителя частоты и лизатор грубого неравновесия, управ- входом распределителя регистрации, ляемую схему равновесия и схему раз- а выходы ключей низкой и высокой . решения 311скорости. соединены со съемными входаОднако описанное устройство харак-35 ми реверсивного счетчика измерения, теризуется недостаточной точностью сигнализатор грубого неравновесия, 3 115323 вход которого связан с выходом элемента сравнения, и блок равновесия, первый вход которого связан с шиной

"Вычитания,при этом первый выход сигнализатора грубого неравновесия связан с управляющим входом ключа высокой скорости (2).

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения, обусловленная недостаточной помехозащищенностью его от действия динамических помех, Цель изобретения — повышение точности измерения за счет увеличения помехозащищенности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регистрации веса в динамике,.содержащее весоизмерительный датчик, реверсивные счетчики нуля и измерения с преобразова20 телями код — напряжение, выходы которых и выход весоизмерительного датчика соединены с входами элемента сравнения, выход которого связан с первым входом нуль-органа, первый и второй выходы которого подключены соответственно к шинам "Сложение" и

"Вычитание" реверсивных счетчиков нуля и измерения, блок установки нуля, выход которого связан с входом реверсивного счетчика нуля, распредели30 тель регистрации, поразрядно скоммутированный с дешифратором, через который выходы реверсивного счетчика измерения подключены к выходному устройству, генератор, выход которого 35 связан с входом делителя частоты и входом ключей высокой и средней скорости, ключ низкой скорости, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом клю- 40 ча средней скорости, первым выходом делителя частоты и входом распределителя регистрации, а выходы ключей низкой и высокой скорости соединены со счетными входами ревер". 4> сивного счетчика измерения, сигнализатор грубого неравновесия, вход которого связан с выходом элемента сравнения, и блок равновесия, первый вход которого связан с шиной

"Вычитание", при этом первый выход сигнализатора грубого неравновесия связан:с управляющим входом ключа высокой скорости, введены ключи сложения, вычитания и гашения, триггер 55 динамики, вход которого соединен с. выходом реверсивного счетчика динамики, ключ обратного хода, первый вход которого соединен с первым выходом триггера динамики, второй вход ключа обратного хода соединен с шиной

"Вычитание, а его выход связан с вторым входом нуль-органа, ключ запрета, первый вход которого соединен с вторым выходом триггера динамики и вторым входом блока равновесия, второй вход ключа запрета соединен с,шиной Вычитание и первым входом ключа вычитания, а выход ключа запрета связан с первым входом ключа гашения и вторым входом ключа вычитания, третий вход которого связан с вторым выходом делителя частоты, первый выход которого связан с первым входом ключа сложения, второй вход которого соединен с шиной Сложение, триггер точного останова, первый Б -вход которого соединен с выходом блока равновесия, а вход "Сброс" триггера точного останова связан с шиной "Регистрация", при этом выход триггера точного останова связан с входом распределителя регистрации.

В состав устройства может входить

11-триггер, предуспокоения R — и 5— входы которого соединены соответствен« но с вторым выходом сигнализатора грубого неравновесия и шиной "Сложение" или "Вычитание", а первый и . второй выход 3 --триггера предуспокоения соответственно соединены с управ.-. ляющим входом ключа средней скорости и третьим входом блока равновесия, или схема сброса, первый и второй вход которой соединены соответственно с выходами "Обнуление" и "Пере11 полнение реверсивного счетчика динамики, а третий вход схемы сброса соединен с шиной "Сложение", при этом выход схемы сброса связан с вторым входом R --триггера динамики и вторым входом ключа гашения.

У

Это позволяет повысить точность измерения, при действии динамической помехи.

На фиг.1 показана блок-схема описываемого устройства; на фиг.2,3 и 4 - блок-схемы отдельным элементов, входящих в состав устройства на фиг.5 — временные диаграммы, поясняющие принцип его действия.

Устройство для регистрации веса в динамике. содержит реверсивные счетчики 1 и 2 соответственно нуля и измерения, связанные через преоб-

1153239!

Блок 25 равновесия может содержать, например (фиг.2) счетчик 30, выбран . ные выходы которого через схему 31 совпадения и ключ 32, на другой вход которого подсоединена шина "Вычита- 4> ние", поданы на его счетный вход С,.

На шину гашения R счетчика 30 через " ключ 33 подключены выходы триггеров

14 и 20 предуспокоения и динамики.

Схема 21 сброса может содержать, например, (фиг.3 ) схему 34 ИЛИ, через инвертор 35 подключенную к

R-входу 1)-триггера 36, .С-вход которого подсоединен к шине "Сложение".

Взаимодействие нуль-органа 7 и ключа 22 обратного хода показано на фиг,4.Нуль.-орган 7 состоит, например,из операционного усилителя 37, разователи 3 и 4 код — напряжение с элементом 5 сравнения, к входу которого подсоединен весоизмерительный датчик 6, а к выходу нуль-орган 7, выходы которого являются шинами

"Сложение и "Вычитание реверсивных счетчиков 1 и 2, генератор 8, делитель частоты 9, ключи 10,!1 и 12 соответственно высокой, средней и низкой скорости, сигнализатор 13 грубого неравновесия, 3 -триггер 14 предуспокоения, ключи 15 и 16 сложения и вычитания, через которые подсоединены входы "+ (сложение ) и "-" {вычитание ) реверсивного счет- 15 чика 17 динамики, с R --входом которого через ключ 18 запрета и ключ 19 гашения связаны выходы соответственно триггера 20 динамики и схемы 21 сброса, другой выход триггера 20 20 динамики через ключ 22 обратного хода связан с нуль-органом 7 динамики, ключ !8 запрета, ключ 19 гашения, триггер 20 динамики, схему 21 сброса, ключ 22 обратного хода.

К 5-входам триггера точного останова, состоящего из логических элементов 23 и 24, подключены выход обнуления счетчика 17 и выход блока 25 равновесия, входы которого связаны 30 с шиной "Вычитание" выходами А и Б соответственно триггера 20 динамики и триггера 14 предуспокоения.

Выход логического элемента 24 подсоединен к входу распределителя

26 регистрации, выходы которого управляют дешифратором 27, передающим код реверсивного счетчика 2 измерения выходному устройству 28, .блоку 2 установки нуля. 40 ключевых транзисторов 38 и 39 транзистора-формирователя 40, триггера 41 с выходными ключами 42 и 43, На < -вход Р -триггера 41 подсоединен выход ключа 22 обратного хода. устройство для регистрации веса в динамике работает следующим образом.

Пусть в некоторый момент времени ,происходит нагружение весоизмеритель» ного датчика 6 согласно позиции 6-1 (фиг.5),, Срабатывает сигнЛлизатор 13 грубого неравновесия (позиция 13 ) и через ключ 10 высокой скорости (позиция 10 на вход третьей декады реверсивного счетчика 2 проходит пачка импульсов, компенсируя возникший разбаланс на уровне сотне, Одновременно компенсирующие импульсы через ключи ll средней скорости и ключ 12 низкой скорости поступают на вход первой декады реверсивного счетчика 2.

Импульсы на выходе ключа ll прекращаются при возбуждении триггера 14 предуспокоения при достижении равновесия на уровне единиц и срабатывании нуль-органа 7 (позиция ll фиг.5).

Импульсы с выхода ключа 12 низкой скорости продолжают поступать (позиция 12, фиг.5) до команды

"Регистрация".

Позиция 7-1 показывает при этом потенциал шины "Вычитание", переключение которой вызывает при отсутствии гасящих импульсов триггеров 14 и ?О (фиг.2) наполнение счетчика 30 блока 25 равновесия. При достижении блоком 25 равновесия выбранного кода, например. 12 равновесий (познция 25, фиг.5 и 2 ), подачей . команды "Регистрация" (фиг.1,р) триггер точного останова на логических элементах 23 и 24 запускает распределитель 26, производящий передачу кода реверсивного счетчика 2 через дешифратор 27 выходному устройству 28.

Если выходное напряжение весоизмерительного датчика 6 колеблется окопо некоторого состояния равновесия, подлежащего измерению (позиции 6-2, фиг.5), то при условии, когда 1 2 А „ Ел, где Š— частота заполнения реверсивного счетчика 2;

А „ и fn соответственно амплитуда и

1153239 частота динамической помехи, крутиз«а компенсации несколько меньше крутизны фронта помехи и выходное напряжение шины "Сложение" нуль-органа 7 соответствует позиции 7-2 (фиг.5 ), 5 т.е.вблизи (по времени )от экстремумоВ помехи, 6, 8 имеет место несколько ложных состояний равновесия а, а и т.д.

Регистрация в этих условиях кода реверсивного счетчика 2 по команде блока 25 равновесия (как это видно иэ одновременного рассмотрения позиций 6-2 и 7-2 фиг.,5 ) привела бы к ошибке, поскольку регистрация 15 могла бы состояться, например, в точках экстремума помехи о или в когда код реверсивного счетчика 2 значительно отличается от подлинноro равновесного. 20

При этом описываемое устройство в указанных условиях работает следующим образом.

При каждом положительном импульсе . шины "Сложение" нуль-орган 7 25 из пачки а (позиция 7-2) через ключ 15 сложения на вход реверсивного счетчика 17 динамики поступают импульсы, изображенные на позиции 15 в виде пачки Ч . ЗО

Однако до возбуждения триггера 20 динамики каждым положительным импульсом шины "Вычитание нуль-opia-. на 7 производится эапирание ключа 16 вычитания и гашение через ключи 18 и 19 запрета содержимого счетчика 17 °

Таким образом, при "частом срабатывании шин "Сложение" и "Вычитание" нуль-органа 7, что имеет место при действительном (позиции 7-1) 4g или ложном (позиции 7-3 ) равновесии, счетчик 17 динамики в режиме нуль-органа 7 "Сложение" наполняется импульсами частоты Е делителя частоты 9,а в режиме "Вычитание" содержи- 45 мое счетчика 17 гасится, а триггер 20 динамики сработать не успевает.

При продолжительном действии динамической помехи после ряда ложных равновесий а следует длительное 50 состояние "Сложение" 3, по которому как и прежде, реверсивный счетчик 17 начинает наполняться импульсами 1) частотой Х через ключ 15 сложения (позиция 15 ), 55

При достижении счетчиком 17 выбранного кода (например, 4 импульсов возбуждается триггер 20 динамики (позиция 20 ), выход которого А через ключ 18 запрета препятствует потенциалу шины "Вычитание" нуль-органа 7 произвести сброс счетчика 17 и запирание ключа 16 вычитания.

Поэтому после окончания в момент времени 1„ режима Сложение" реверсивный счетчик 17 начинает опорожняться через ключ 16 импульсами делителя частоты 9 частотой 2 1 соответственно позиции 16.

В момент времени t счетчик 17 обнуляется и с его выхода "0 поступает импульс на вход 5, элемента 23 и на схему 2) сброса(позиция 17).

При наличии сигнала P ("Регистрация")на входе элемента 24 срабатывает триггер точного останова, запускается распределитель 26 и код реверсивного счетчика 2 регистрируется выходным устройством 28.

Триггер 36 схемы 21 сброса (фиг.3 ) импульсом с выхода "0" обнуления устанавливается в исходное положение, производят через ключ 19 гашение счетчика 17 и триггера 20.

Если динамическая помеха черезмерно велика, то импульсом с шины "Переполнение" счетчика 17 (фиг.3) также сбрасываются триггер 20 динамики и счетчик 17 через ключ 19. Таким образом, производится выбор уровня динамической помехи, при котором еще целесообразно производить измере.-. ние.

Подбором емкости счетчика 17 и частоты Е заполнения на реальном объекте можно,цобиться, чтобы при самых больших динамических помехах счетчик 17 и триггер 20 сбрасывались, а при некоторой средней динамике производилось измерение. Хаким образом, при наличии достаточных по величине динамических помех счетчик 17 динамики в режиме "Gnomeние наполняется импульсами частоlt ты Е, а в режиме "Вычитание" опорожняется импульсами частоты 2f до появления импульса на шине "Обнуление".

Важнейшим элементом, гарантирующим точное измерение при любых условиях, является ключ 22 обратного хода, йодсоединенный входами к шине

"Вычитание" нуль-органа 7 и к выходу триггера 20 динамики.

1153239

Выход ключа 22 обратного хода подсоединен к нуль-органу 7 (например, как это показано на фиг.4).

При появлении разбаланса на входе операционного усилителя 37 на Р -входе выходного триггера 41 появляется единичный или нулевой сигнал (в зависимости от знака разбаланса 1. Триг

rep 41 устанавливается стробирующими импульсами в одно из положений 10

"Сложение" или "Вычитание".

Ключ 22, срабатывая при совпаде- нии выходов триггера 20 динамики и шины "Вычитание", фиксирует шину "Вычитание" нуль-органа 7 до t5 обнуления счетчика 17 динамики и сброса триггера 20.

Таким образом, в момент времени t (фиг.5,позиция 15 ) при наступле- З1 и нии режима Вычитание" этот режим фиксируется ключом 22 обратного хода до момента времени 42, т.е. до обнуления счетчика 17 динамики и окончания цикла измерения (пози- 25 ции 16,17 и 22, фиг.5 ).

Использование ключа 22 эквивалентно "движению вспять по оси времени (позиция 7-2 )от момента 4, до сере- 3О дины промежутка В длительной динамики.

Действительно, в промежутке П действует режм "Сложения" ир следовательно, в точке, код реверсивного счетчика 2 превышает равновесное

l значение измеряемой величины. Чтобы зарегистрировать это равновесное значение, необходимо чтобы, во-первых, реверснвный счетчик 2 заполнялся после момента времени 4, с той же скоростью, что и в промежутке 3, а во-вторых, вместо режима "Сложение" в промежутке времени t„ - 1 постоян-— но был режим "Вычитание".

Так, если динамическая помеха Ю имела место и оиа не черезмерно велика, то измерение состоится, так как несущественно, что будет после нее (ложные равновесия, как на позиции

7-2 или изменения фронта помехи).

Предлагаемое устройство работоспособно при динамических помехах весьма низкой частоты (1 Гц и ниже ), что является его важным достоинством, недостижимым для известных (без применения интегратора). Кроме того, устройство позволяет произвести измерение и регистрацию веса в динамике при достаточно высоком уровне помехи и (как показали результаты испытаний ) при достаточно низкой ее частоте, порядка 1Гц и ниже.

1153239

1153239

1153239

Составитель А.Ерошкин

Редактор А.Гулько Техред Л.Коцюбняк Корректор A- Зимокосов

Заказ 2497/36 Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,Москва,Ж-35,Раушская наб.,д.4/5

Филиал ППП "Патент",г.ужгород, ул.Проектная,4