Тензометрическое весоизмерительное устройство

 

Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет повысить точность измерения. Устройство содержит генератор 1 импульсов с времязадающей резистивно-емкостной цепью, тензодатчик 2 в виде мостовой схемы, резистор 3, конденсатор 4, блок 5 согласования, тензодатчик 6, усилитель 8, счетчик 9, генератор 10 тактовых импульсов, делитель 11 частоты, блок 12 обработки, регистр 13 результата, анализаторы 14 и 15, блок 16 индикации, задатчик 17 порога нулевой массы, задатчик 18 порога неуспокоения, элемента ИЛИ 19 и кнопку 20 ручной установки в «О. Введение новых элементов и образование новых связей предотвращает возникновение дополнительной погрешности за счет компенсации переменной части периода То управляемого генератора 1 и компенсировать аддитивные помехи, связанные с попаданием на чашку весов предметов с массой, Ф меньшей наименьшего предела взвешивания. 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 G 01 G 3 142

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТКРЫТИЙ (21) 3940576/24-10 (22) 26.06.85 (46) 07.11.86. Бюл. № 41 (71) Научно-исследовательский и конструкторский институт испытательных машин, приборов и средств измерения масс (72) А. А. Асеев, В. П. Баранов, 1О. В. Кузнецов и Г. А. Мигай (53) 681.269 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 357454, кл. G 01 В 7/!6, 1972.

Авторское свидетельство СССР № 581386, кл. G 01 G 23/36, 1977. (54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРО1"1СТВО (57) Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет повысить точность измерения. Устройство содержит генератор 1 импульсов с времязадающей ре„„SU„„1268960 А1 зистивно-емкостной цепью, тензодатчик 2 в виде мостовой схемы, резистор 3, конденсатор 4, блок 5 согласования, тензодатчик

6, усилитель 8, счетчик 9, генератор 10 тактовых импульсов, делитель 11 частоты, блок 12 обработки, регистр 13 результата, анализаторы 14 и 15, блок 16 индикации, задатчик 17 порога нулевой массы, задатчик 18 порога неуспокоения, элемента ИЛИ

19 и кнопку 20 ручной установки в «О». Введение новых элементов и образование новых связей предотвращает возникновение дополнительной погрешности за счет компенсации переменной части периода Т0 управляемого генератора 1 и компенсировать аддитивные помехи, связанные с попаданием на чашку весов предметов с массой, меньшей наименьшего предела взвешивания.

1 ил.

1268960

Устройство работает следующим образом.

В отсутствие нагрузки на тензодатчик 6 (измерительный) период Тд колебаний генератора 1 импульсов определяется выражением

Изобретение относится к весоизмерительной технике.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство содержит управляемый генератор 1 импульсов с времязадающей резисторно-емкостной цепью. Резисторная часть цепи, охватывающая генератор 1 цепью обратной связи, состоит из включенного противоположными вершинами дополнительного интегрального полупроводникового датчика 2 в виде мостовой схемы и резистора 3 переменного сопротивления, а емкостная часть представлена конденсатором 4.

Об цая точка связи элементов этой цепи подключена к входу блока 5 согласования, выходы которого подсоединены к вершинам диагонали питания мостовой схемы интегрального полупроводникового тензодатчика

6. Датчики 2 и 6 выполнены по идентичной технологии в едином технологическом цикле на одном упругом элементе 7 (например, ио технологии кремний-на-сапфир«). В кач«сти т«нзодатчика при сборке весов выбирается более линейная из полученных структур. Вершины измерительной диагонали тензодатчика 6 подключаются к входам усилителя 8 сигнала разбаланса, выход К01.орого через конденсатор 4 соединен с упомянутой общей точкой резисторно-емкостной цени. Выход генератора подключен к управляющему входу счетчика

9, счетный вход которого соединен с генератором 10 тактовых импульсов через делитель 1 частоты. Выход счетчика 9 через блок 2 обработки подключен к счетному входу регистра 13 результата, выход которого подсоединен к вторым входам первого и второго анализаторов !4 и 15 и блоку 16 индикации. К первому входу анализатора 14 подкл3оче33 задатчик 17 порога нулевой массы, а к третьему входу — выход анализатора 15, соединенный также с входом гашения блока 16 индикации. К первому входу анализатора 15 подключен задатчик

18 порога неусиокоения. Задатчики 17 и 18 позволяют вручную вводиь нужные значения указанных порогов. Выход анализатора 14 соединен с первым входом элемента ИЛИ 19, выход которого соединен с установочным входом регистра 13 результата. Второй вход эл«мента ИЛИ 19 соединен с кнопкой 20

РУчной vcTBHoBK34 в «О».

T3> — — а RC4, где R = — R>+R — величина резисторного элемента времязадающей цепи генератора 1;

R -- величина полного сопротивления датчика 2;

Ка — сопротивление резистора3;

С4 -- емкость конденсатора 4;

5 а — коэффициент пропорциональностисти, зависягций от конкретного исполнения генератора 1.

При разбалансе мостовой схемы тензодатчика 6 под действием веса Р. его коэффициент передачи, пропорциональный Рх,. принимает значение

Кб. = К.» Р., где К6 — коэффициент тензочувствительности мостового датчика 6.

Сигнал разбаланса, усиленный блоком

8, поступает на конденсатор 4 времязадающей цепи, меняя эффективную величину емкости, а вместе с ней и период генератора

=- Tg { i+КР..), 20 где К = К КвК3 — общий коэффициент передачи цепи обратной связи генератора импульсов;

К,; и Кя — — коэффициенты передачи блока 5 согласования и усилителя 8;

Тв -- начальный период.

В счетчик 9 записывается число, пропорциональное периоду импульсов с управляемого генератора 1. В формировании этого числа используются генераrop !О тактовых импульсов и делитель 1! частоты. Блок 12 обработки по заданной программе производит вычисление результата измерения. Обработка включает в себя лииеаризацию {например, ио методу кусочно-линейной аппроксимации), частичнуK) кс.мпенсацию начально

35 го периода Т33 и выдачу результата с нужной дискретностью в регистр 13 результата. Из этого регистра результат подается на блок 16 индикации, а также на два анализатора 14 и 15. Анализатор 15 срав40 нивает предыдущее и последующее значения результата и в случае, если их разность больше порога неусиокоения, задаваемого задатчиком 18, блок 15 выдает сигнал гашения индикации в блок 16 и сигнал запрещения работы анализатора 14. Анализатор

14 сравнивает результат, содержащийся в регистре 13, с порогом нулевой массы, задаваемым задатчиком 17. Если после разгрузки весов результат, хранящийся в регистре 13, меньше заданного с помощью за50 датчика 17 порога, а весы прошли переходной режим, что подтверждается разрешаюгцим сигналом с анализатора 15, то блок

14 формирует сигнал установки регистра

13 в «0», который поступает на этот регистр через элемент ИЛИ 19. Второй вход этого элемента используется для сброса показаний регистра 13 при работе от кнопки 20 ручной установки в «0». Если весы находятся в динамическом режиме, то работа анали1268960

Формула изобретения

Составители В. Ширшов

Редактор Г. Гербер Техред И. Верее Корректор В. В тяга

Заказ 6024/43 Тираж 705 110 т 11и н<н

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 1 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Г1роектная, 4 затора 14 заблокирвана запрещающим сигналом анализатора 15. Этим же сигналом гасится информация, поступающая от блока

13 на блок 16 гашения индикации.

Изменение периода колебаний генератора

l определяется выражением

AT = Tx — Tp = КкКвКвТоРх,, Величина начального периода То генератора 1 зависит от температуры окружающей среды в основном за счет изменения полного сопротивления дополнительного тензодатчика 2 (так как переменное сопротивление резистора 3 выбрано с малым температурным уходом, например типа СП5 — 14 с ТКС(0,05Яна 10, а термоуход емкости конденсатора 4 при использовании конденсаторов КСΠ— Г имеет такую же величину).

При полностью закороченном сопротивлении резистора 3 закон изменения То от температуры определяется законом температурного изменения полного сопротивления дополнительного тензодатчика 2. Так как для датчиков с указанным выполнением температурные зависимости Кв и R2 (т.е. тензочувствительности и сопротивления) носят взаимообратный характер, то величина ЛТ термонезависима.

Переменная величина То при первом включении весов заносится в регистр результата в качестве «тарной» величины, вычитаемой из общего значения Т.. Изменения этой величины в дальнейшем учитываются при каждом разгружении весов. При необходимости ручная установка в «О» осуществляется через кнопку 20.

Такое построение аналоговой части позволяет использовать датчики с любой положительной величиной технологического разброса температурных коэффициентов, коэффициента тензочувствительности и сопротивления. Это достигBCTcH подстройкой величины сопротивления 3 до достижения такого температурного ухода суммарного сопротивления Rq + Кз, чтобы величина AT стала температурно независимой. Таким образом, величина недокомпенсации температурного ухода снижается до величины не более 0,05о„ на 10 .

Предлагаемое построение цифровой части устройства позволяет не привносить дополнительной погрешности за счет компенсации переменной части периода Тр управляемого генератора и компенсировать аддитивные помехи,.например, связанные с попаданием на чашку весов предметов с ве10

Зо

4О

45 сом, меньшим наименьшего предела взвешивания.

Тензометрическое весоизмерительное устройство, содержащее управляемый генератор импульсов, вход которого соединен с одним выводом конденсатора и входом блока согласования, выходы которого подключены к одной диагонали мостовой схемы интегрального полупроводникового тензодатчика, другая диагональ которой подключена к входам усилителя, выходом подключенного к другому выводу конденсатора, генератор тактовых импульсов, выход которого через делитель частоты подключен к счетному входу счетчика, управляющий вход которого подключен к выходу управляемого генератора импульсов, а выход счетчика через блок обработки подключен к счетному входу регистра результата, выход которого соединен с информационным входом блока индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены дополнительный интегральный полупроводниковый тензодатчик в виде мостовой схемы, выполненный из того же материала, что и тензодатчик, и расположеный с ним на одном упругом элементе, первая вершина мостовой схемы которого соединена с входом управляемого генератора импульсов, резистор переменного сопротивления, посредством которого выход управляемого генератора импульсов соединен с второй вершиной мостовой схемы дополнительного интегрального полупроводникового тен зодатчика, противоположной первой, задатчик порога нулевой массы и первый анализатор, задатчик порога неуспокоения и второй анализатор, элемент ИЛИ и кнопка установки в «О», причем к первым входам первого и второго анализаторов подключены соответственно задатчики порога нулевой массы и задатчик порога неуспокоения, к вторым входам анализаторов подключен выход регистра результата, к входам элемента ИЛИ подсоединены кнопка установки в «О» и выход первого анализатора, а к выходу элемента ИЛИ вЂ” установочный вход регистра результата, выход второго анализатора по ключен к третьему входу первого анализатора и входу гашения блока индикации.