SU1089423A1

SU1089423A1 - Digital balance

Info

Publication number: SU1089423A1
Application number: SU823509714A
Authority: SU
Inventors: Вадим Глебович Кнорринг; Вячеслав Степанович Моисейченко; Лидия Константиновна Рукина; Галина Анатольевна Сальникова
Original assignee: Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.М.И.Калинина
Priority date: 1982-11-11
Filing date: 1982-11-11
Publication date: 1984-04-30

Abstract

, ЦИФРОВЫЕ ВЕСЫ, содержащие чувствительный элемент с npecjppaaoвателем некомпенсации, подключенным к двум управл емым генераторам, выходы которых соединены с входами . вычитател частот, и реверсивньй счетчик, кодовые выходы которого подключены к отсчетному прибору и к одHI1M входам схемы совпадени кодов, другие входы которой подключены к выходам циклического счетчика, соединенного с генератором, а выход к одному входу фазового компаратора. выход которого соединен с управл ющим входом ключа, св зывающего источник тока с одним входом сумматора , к другому входу которого подключен источник тока компенсации тары , а к выходу - катушка системы электромагнитного уравновешивани , отличающиес тем, что, с цепью повьщ1ени точности за счет автоматической коррекции нул , в них введены знакочувствительный запоминающий элемент, узел совпадени кодов коррекции и переключатель,причем входы переключател соединены с выходами вычитател частот, первые выходы Сложить и Вычесть - с соответс вующими входами реверсивно (Л го счетчика, а вторые выходы Сложить и Вычесть - с входами Вычесть и Сложить знакочувствитепьного запоминакицего элемента, выходы которого подключены к одним входам узла совпадени кодов коррекции , другие входы которого соединены с выходами циклического счетчика, 00 а выход - с другим входом фазового компаратора., DIGITAL SCALES, containing a sensitive element with a non-compensated npecjppaao driver, connected to two controlled generators, the outputs of which are connected to the inputs. a subtractor of frequencies, and a reversible counter, the code outputs of which are connected to the reading instrument and one of the HI1M inputs of the code matching circuit, the other inputs of which are connected to the outputs of a cyclic counter connected to the generator, and the output to one input of the phase comparator. the output of which is connected to the control input of the key connecting the current source with one input of the adder, to another input of which the current source of tare compensation is connected, and the output is a coil of the electromagnetic balancing system, characterized in that with an increase circuit through automatic correction zero, they entered the sign-sensitive memory element, the node matching correction codes and the switch, with the switch inputs connected to the outputs of the frequency subtractor, the first outputs Fold and Subtract - with The corresponding inputs are reversible (the Lth counter, and the second outputs Fold and Subtract - with the inputs Subtract and Fold the sign-sensitive memory element whose outputs are connected to one input of the correction code matching node, the other inputs are connected to the outputs of the loop counter, 00 and the output from another input phase comparator.

Description

Изобретение относитс к весоизмерительной технике, в частности к весам с электромагнитным уравновешиванием . Известны цифровые весы с электромагнитным уравновешиванием, содержа1цие чувствительный элемент с грузо приемной площадкой, систему электрического уравновешивани , включающую в себ два управл емых генератора, выходы которых поданы на входы вычитател частот, реверсивный счетчик, преобразователь код-аналог, выполненный в виде последовательно соединенных преобразователей кода в относительную длительность интервала времени и относительной длительности интервала времени в ток, выход которого через сумматор, к второму входу которого подключен источник тока тары, соединен с компенсатором отсчетное устройство,подключенное к кодовым выходам реверсивного счетчика , причем преобразователь неком , пенсации св зан с входами управл емых генераторов Г Недостаток весов заключаетс в неудовлетворительной точности, что обусловлено дрей.фом нул узлов в статическом режиме. Наиболее близкими по технической сущности к изобретению вл ютс цифровые весы, содержащие чувствительный элемент с преобразователем некомпенсации , подключенным к двум управл емым генераторам, выходы которых соединены-с входами вычитател частот, и реверсивный счетчик, кодовые выходы которого подключены к отсчетному прибору и к одним входам схемы совпадени кодов, другие входы которой подключены к выходам циклического счетчика, соединенного с генератором, а выход - к одному входу фазового компаратора, выход которого соединен с управл кнцим входом ключа, св зывающего источник тока с одним входол сумматора, к другому входу которого подключен источник тока компенсации тары, а к выходу катушка системы электромагнитного уравновешивани С23. Недостаток известных весов также заключаетс в неудовлетворительной точности, обусловленной погрешность вызванной дрейфом нул элементов и узлов весов в статическом режиме. Цель изобретени - повьш1ение уочности за счет ав томатической коррекции нул . Поставленна цель достигаетс тем, что в цифровые весы, содержащие чувствительный элемент с преобразователем некомпенсации, подключенным к двум управл емым генераторам, вЫходы которых соединены с входами вкч тател частот, и реверсивный счетчик , кодовые выходы которого подключены к отсчетному прибору и к одним входам схемы совпадени кодов, другие входы которой подключены к выходам циклического счетчика, соединенного с генератором, а выход к одному входу фазового компаратора, выход которого соединен с управл Ьщим входом ключа, св зывающего источник тока с одним входом сумматора, к другому входу которого подключен источник тока крмпенсатщи тары, а к выходу - катушка системы электромагнитного уравновешивани , введены знакочувствительный за поминак ций элемент, узел совпадени кодов коррекции и переключатель, причем входы переключател соединены с выходами вычитател частот, первые выходы Сложить и Вычесть - с соответствующими входами реверсивного счетчика, а рторые вьщоды Сложить и Вычесть - с входами Вычесть и Сложить знакочувствительного запоминающего элемента, выходы которого подключены к одним входам узла совпадени кодов коррекции, другие входы которого соединены с выходами циклического счетчика, а вькод - с другим входом фазового компаратора. На Фиг. 1 показана схема 1ЩФРОвых весов; на фиг. 2 - графики, по сн ющие их работу. Весы содержат чувствительный элемент 1 с грузоприемной площадкой 2 дл груза 3, масса fn которого измер етс , систему 4 подвески, преобразователь 5 некомпенсации, состо щий из неподвижных пластин 6 и подвижной 7, жестко св занной с чувствительным элементом . 1 , компенсатор 8, содержащий неподвижную часть - магнитную систему 9 и подвижную - измерительную катушку 10, закрепленную на чувствительном элементе 1, систему 11 электрического уравновешивани , состо щую из управл емых генераторов 12 и 13, вычитател 14 частот, реверсивного счетчика 15 и преобразовател код - аналог 16, включающе го опорный генератор 17, циклически счетчик 18, цепь 19 совпадени кодов фазовый компаратор 20, токовый ключ 21 и стабилизатор 22 тока. Кроме то го, весы содержат знакочувствитепьный запоминаюошй элемент 23, узел 24 совпадени кодов коррекции, пе рекличатель 25, отсчетный прибор 26 регулируемый источник 27, тока тары и cyrtiMiTop 28 токов. Конструктивно чувствительный элв Mieftt 1, грузоприемна площадка 2 и из,мерйтельна катушка 10 жестко скреплень и (Образуют подвижную сист ;тему весов. Работа весов (эсноваиака компенсадй силы т жести груза Pj( х эле:ктромагнит ой силой .:- .. : .- .,, где |т«х измер ема масса груза 3; - ускорение свободного паде ни груза; - & - индукци в зазоре магнитной системы 9; - длина провода в измерител ной катушке 10; Эд - ток стабилизатора 22 тока 4tj( - длительность импульса тока; Т - период импульсной йоследо вательности, определ емой отно,шением емкости счётчи ка 18 к частоте опорного генератора 17; Nj( - показани счетчика 15; .N.v емкость счетчика 18. Предварительно при настройке и регулировке весов в запоминакицее устройство 23 записываетс кодова комбинаци NO. Выбор значени NQ on редел етс величиной запаса кода на коррекцию дрейфа нул и перерегулированиё , возникающего при сн тии и наложении, груза. Расчет кодовой ком бинации NO осуществл етс по формуле (фиг. 2) N- -N Q u . О min где NQ . - посто нна кодова ком бинаци , записанна в старших разр дах запоЫ -N минающего элемента 23; у 2- диапазон регулировки к да запоминающего элеме та 23 на коррекцию дрейг фа нул . Регулировку осуществл ют таким образом, чтобы при наличии кодовой комбинации NQ в запоминак цем элементе 23 погрешность прибора была бы минимальной, соответствующей погрешности квантовани . Весы работают следующим образом. В исходном состо нии при отсутствии груза 3 на площадке 2 переключатель 25. находитс в верхнем положении , при котором выходы Сложить и Вычесть вычитател 14 частот соединены соответственно с входами Сложить и Вычесть реверсивного (счетчика 15. При совпадении кода N с текупшм кодом Ny циклического счетчика 18 узел 24 совпадени кодов коррекции устанавливает фазовый компаратор 20 в единичное состо ние, а в моменты совпадени кода , Иц. с кодом счетчика 15 цебь 19 совпадени кодов переводит фазовый компаратор 20 в нулевое состо ние. Компаратор 20 з равл ет токовым ключом 21, пропускающим ток J в катушку 10. Импульсный ток, длительность импульса которого определ етс временем пребьгеани фазового компаратора 20 в единичном состо нии, создает электромагнитное усилие FA , компенсирук цее вес подвижной части весов и тары. В случае полной компенсации подвижна пластина 7 находитс в центральном положении, сигнал некомпенсации с выхода преобразовател 5 . равен нулю. В исходном состо нии на отсчетном приборе 26 должны быть нулевые показани . При наличии показаний , не равных нулю, от источника 27 тока тары в катушку 10 подаетс ток J начального тарировани , регулировкой величины которого добиваютс установлени нулевых показаний отсчетного прибора 26. ПолнШ ток в катушке 10 в исходном состо нии весов Л Зд л t /Т+3 , где Jt длительность импульса тока, соответствунща кодуМр,- NQ . В режиме измерени при установлении объекта 3 на грузопр.иемную площадку 2 подвижна часть весов смещаетс вниз, на выходе преобразовател 5 некомпенсации по вл етс сигнал , генераторы 12 и 13 рассогласовываютс , на выходах вычитател 14 частот по вл етс сигнал разностной $1 частоты. Реверсивный счетчик 15 про изводит подсчет импульсов, пришедших за врем переходного процесса, и управл ет преобразователем код аналог 16. По мере роста числа импульсов в счетчике 15 увеличиваетс и врем пребывани фазового компара тора в единичном состо нии, определ емое разностью между моментами поступлени на него импульсов с цепи 24 совпадени кодов коррекции и цепи 19 совпадени кодов. Это приводит к увеличению компенсирующего тока 3 J - 0,(J-feo-b4tx /T. Процесс изменени За продолжаетс до тех пор, пока вырабатываемое компе н сирукицее усилие f не уравновесит Р./. После уравновешивани подвижна часть весов возвращаетс в исходное положение, разность частот на выходах вычитател 14 частот становитс равной нулю, реверсивный счетчик 15 останавливаетс , запомина наррднную кодовую комбинацию, соответству щую измер емой массе т, . Отсчет показаний ведетс по отсчетному.при бору 26, которое калибруетс в единицах массы. При коррекции дрейфа нул , котора производитс в моменты отсутстВИЯ груза на площадке 2, по сигналу оператора переключатель 25 переходи в нижнее положение, соедин при этом выходы Сложить и Вычесть вычитагел 14 соответственно с вход ми Вычесть и Сложить запоминающего элемента 23. Одновременно при. зтом происходит сброс реверсивного счетчика 15 в нуль. При наличии погрешности дрейфа нул подвижна часть весов смещаетс относительно исходного положени причем направление смещени свидетельствует о знаке погрешности. На выходе преобразовател 5 по вл етс сигнал, привод щий в рассогласование генераторы 12 и 13. При этом происходит изменение начальной кодо вой комбинации в запоминаницем элементе 23 в сторону уменьшени при по влении импульсов на выходе Сло3 жить вычитател 14 частот, и в QTOрону увеличени при наличии импульсов на выходе Вычесть вычитател 14. Изменени кода в запоминающем элементе 23 происход т до тех пор, пока не вьфаботаетс электромагнитное усилие, возвращакицее подвижную часть весов в исходное состо ние, что свидетельствует об окончании коррекции дрейфа нул . После окончани коррекции погрешности переключатель 25 переходит в верхнее положение. При этом происходит блокировка запоминакнцего элемента 23, хран щего кодовую комбинацию NO ± NAO учитывакнцую значение дрейфа нул . Последующее измерение массы fitji происходит аналогично измерению с той разницей, что длительность импульса компенсирующего тока имеет вид Atjf i Ар + Ai. При зтом результат измерени , индицируемый на отсчетном приборе, очищен от погрешности. При Измерений массы т в моменты наложени и сн ти груза во врем переходного процесса из-за наличи колебательных звеньев (чувствительный элемент, подвеска) могут быть участки перерегулировани , когда компенсирующа сила Рд превышает номинальное значение Р„ (при наложенин груза), либо значение Р JJ - Mdжет быть отрицательным, В первом случае емкость реверсивного счетчика 15 выбирают больше номинального значени . Во втором случае, благодар предварительной записи кода в запоминаницем элементе 23, нулевой кодо- вой комбинации MX О счетчика 15 соответствует некотора длительность импульса компенсирующего тока 4t« , что и позвол ет отрабатывать отрицательные значени кода N (фиг. 2). Следовательно, пошшо своей основной функции (коррекции дрейфа нул ) введенные в весы элементы выполн ют роль устройства отработки лерегрузок. Технико-экономическа эффективность весов заключаетс в повышении точности при сохранении быстродействи .The invention relates to weighing technology, in particular, to weights with electromagnetic balancing. Digital scales with electromagnetic equilibration are known, containing a sensitive element with a cargo receiving platform, an electric balancing system that includes two controlled oscillators, the outputs of which are fed to the inputs of a frequency subtractor, a reversible counter, a code-to-analog converter, made in the form of serially connected code converters in the relative duration of the time interval and the relative duration of the time interval in the current, the output of which through an adder, to the second input of which a source connected containers current compensator coupled to the reading device coupled to the outputs of the code-down counter, and a certain drive, pensation coupled to inputs of generators G actuated weights disadvantage consists in unsatisfactory accuracy, due drey.fom zero nodes in the static mode. The closest in technical essence to the invention are digital scales containing a sensitive element with a non-compensation converter connected to two controlled generators, the outputs of which are connected to the subtractor of the frequency, and a reversible counter, the code outputs of which are connected to the reading device and to the same inputs a coincidence circuit, the other inputs of which are connected to the outputs of a cyclic counter connected to the generator, and the output to one input of the phase comparator, the output of which is connected to right by the input of the key connecting the current source with one input of the adder, to the other input of which the tare compensation current source is connected, and to the output the coil of the electromagnetic balance system C23. A disadvantage of the known weights also lies in the unsatisfactory accuracy caused by the error caused by the drift of zero elements and nodes of the weights in the static mode. The purpose of the invention is to increase the level by automatically correcting zero. The goal is achieved by the fact that digital scales, containing a sensitive element with a non-compensation converter, are connected to two controlled generators, the INPUTS of which are connected to the inputs of the frequency amplifier, and a reversible counter, the code outputs of which are connected to the reading device and the same inputs of the coincidence circuit codes, the other inputs of which are connected to the outputs of a cyclic counter connected to the generator, and the output to one input of the phase comparator, the output of which is connected to the control input of the switch, A current source with one input of the adder, to another input of which the current source of the container is connected, and to the output - coil of the electromagnetic balancing system, is introduced a sign-sensitive element, a correction code matching node and a switch, and the switch inputs are connected to the outputs of the subtractor frequency, the first outputs Fold and Subtract - with the corresponding inputs of the reversible counter, and the third outputs Fold and Subtract - with the inputs Subtract and Fold the sensitive memory element The output of which is connected to one input of the node matching the correction codes, the other inputs of which are connected to the outputs of the cyclic counter, and the code to the other input of the phase comparator. FIG. 1 shows a schematic diagram of 1SChFRO scales; in fig. 2 - graphs that show their work. The balance contains a sensing element 1 with a load-bearing platform 2 for cargo 3, the mass fn of which is measured, a suspension system 4, a non-compensation transducer 5 consisting of fixed plates 6 and a movable 7 rigidly connected to the sensing element. 1, a compensator 8 containing a fixed part — a magnetic system 9 and a movable measuring coil 10 mounted on the sensing element 1, an electrical balancing system 11 consisting of controlled oscillators 12 and 13, a subtractor 14 of frequencies, a reversible counter 15 and a converter code - analog 16, which includes the reference generator 17, cyclically counter 18, circuit 19 coincidence codes phase comparator 20, current switch 21 and current stabilizer 22. In addition, the balance contains a sign-sensitive memory element 23, a node 24 of the match correction codes, a translator 25, a reading device 26, an adjustable source 27, tare current, and cyrtiMiTop 28 currents. Structurally sensitive elv Mieftt 1, load-bearing platform 2 and out, the measuring coil 10 is rigidly fastened and (Form a mobile system; the theme of weights. Work of weights (Pj load compensating force) (x ale: kromamagnetic force.: - ..:. -. ,, where | t "x is the measured load mass 3; - acceleration of the free fall of the load; - & - induction in the gap of the magnetic system 9; - cable length in the measuring coil 10; Ed - current stabilizer 22 current 4tj ( is the duration of the current pulse; T is the period of the pulse sequence, determined by the ratio of the capacitance of Clock 18 to the frequency of the reference oscillator 17; Nj (- readings of counter 15; .Nv capacity of counter 18. Before tuning and adjusting the balance, code NO is recorded in memory 23. The selection of the NQ on value is determined by the amount of code margin for drift zero correction and overshoot, arising from the removal and imposition of cargo. The calculation of the code combination of NO is carried out according to the formula (Fig. 2) N- -N Q u. About min where NQ. - constant code combination, recorded in the higher bits of the write -N mending element 23; The 2 has an adjustment range to yes of the storage element 23 for the correction of the dray faun. The adjustment is carried out in such a way that, in the presence of the NQ code combination in the memory element 23, the instrument error is minimal, corresponding to the quantization error. Scales work as follows. In the initial state, when there is no load 3 at site 2, switch 25. is in the upper position, in which the outputs Fold and Subtract the 14 frequency subtracter are connected respectively to the Fold and Subtract reversible inputs (counter 15. When the N code coincides with the Ny code of the cyclic counter 18, the correction code match node 24 sets the phase comparator 20 to the one state, and at the code match points, Its with the counter code 15, the code to match code 19 converts the phase comparator 20 to the zero state. is a current switch 21, which transmits a current J to the coil 10. The impulse current, whose pulse duration is determined by the dwell time of the phase comparator 20 in the unit state, creates an electromagnetic force FA, compensating the weight of the movable part of the balance and the container. plate 7 is in the center position, the non-compensation signal from the output of converter 5 is equal to 0. In the initial state, the reading device 26 must have zero readings. If there are non-zero readings from the source 27 of the tare current, a current J of initial calibration is supplied to the coil 10, by adjusting the value of which zero readings of the reading device 26 are achieved. The full current in the coil 10 is in the initial state of the scale. 3, where Jt is the duration of the current pulse, corresponding to code Mp, - NQ. In the measurement mode, when the object 3 is installed on the load-carrying ground platform 2, the movable part of the balance shifts downwards, a signal appears at the output of the non-compensating converter 5, the generators 12 and 13 are mismatched, and a difference signal of the frequency appears at the outputs of the 14 frequency equalizer. The reversible counter 15 counts the pulses that have arrived during the transition process and controls the converter code analog 16. As the number of pulses in the counter 15 increases, the residence time of the phase comparator in the unit state, determined by the difference between the arrival times, increases. pulses from circuit 24: correction codes and circuit 19: codes. This leads to an increase in the compensating current 3 J - 0, (J-feo-b4tx / T. The process of changing Over continues until the compressed force generated by the compaction force f balances P. /. After equilibration, the movable part of the balance returns to its original position The frequency difference at the outputs of the subtractor 14 frequencies becomes equal to zero, the reversible counter 15 stops, memorizes a different code combination corresponding to the measured mass, m. The readings are measured according to a readout bar, 26 which is calibrated in units of mass. and drift zero, which is produced in moments of absence of cargo at site 2, switch 25 to the lower position at the operator's signal, connecting the outputs Fold and Subtract subtract 14 with the inputs Subtract and Fold the storage element 23. At the same time, a reset occurs reversible counter 15 to zero. In the presence of a drift zero error, the movable part of the balance is shifted relative to the initial position, with the direction of the shift indicating the sign of the error. At the output of converter 5, a signal appears leading to misalignment of generators 12 and 13. At the same time, the initial combination code in the memory element 23 changes to decrease in the appearance of pulses at the output of Layer 3, live subtractor of 14 frequencies, and QTron increase with the presence of pulses at the output. Subtract the subtractor 14. The code changes in the storage element 23 occur until the electromagnetic force is exhausted to return the movable part of the balance to its original state, which indicates the end SRI zero drift correction. After the completion of the error correction, the switch 25 moves to the upper position. In this case, the memorizing element 23 storing the code combination NO ± NAO takes into account the zero drift value. The subsequent measurement of the fitji mass is similar to the measurement, with the difference that the pulse duration of the compensating current has the form Atjf i Ap + Ai. With this, the measurement result displayed on the reading device is cleared of error. When Measuring the mass t at the moments of application and removal of the load during the transient process, due to the presence of oscillatory links (sensing element, suspension) there can be overshoot areas where the compensating force Rd exceeds the nominal value Pn (when the load is applied) or P JJ - Mdt be negative. In the first case, the capacity of the reversible counter 15 is chosen to be larger than the nominal value. In the second case, due to the preliminary recording of the code in the memory element 23, the zero code combination MX O of the counter 15 corresponds to a certain pulse length of the compensating current 4t, which allows us to work out the negative values of the code N (Fig. 2). Consequently, the order of its main function (drift zero correction), the elements introduced into the balance, perform the role of a tool for working out le-rods. The technical and economic efficiency of the balance is to increase accuracy while maintaining speed.

№:m.l)No: m.l)

1one

ЗГZG

tfhillfflM titfhillfflM ti

SiiSii

Claims

, DIGITAL SCALES containing a sensor with a non-compensation converter connected to two controlled generators, the outputs of which are connected to the inputs. a frequency subtractor, and a reversible counter, the code outputs of which are connected to the reading device and to one of the inputs of the code matching circuit, the other inputs of which are connected to the outputs of a cyclic counter connected to the generator, and the output to one input of a phase comparator, the output of which is connected to the control input of the key connecting the current source with one input of the adder, to the other input of which the current source of compensation of the container is connected, and the output is the coil of the electromagnetic balancing system, characterized in that, for the purpose to increase accuracy due to automatic zero correction, a sign-sensitive memory element, a matching node for correction codes and a switch are introduced into them, and the switch inputs are connected to the outputs of the frequency subtractor, the first outputs are Add and Subtract with the corresponding inputs of the reversible counter, and the second outputs are Add and Subtract - with the inputs Subtract and Add the anacosensitive storage element, the outputs of which are connected to one input of the matching node of the correction codes, the other inputs of which are connected to the output s cyclic counter, and the output - to the other input of the phase comparator.