SU1154542A1 - Автоматические весы - Google Patents

Abstract

1. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЕСЫ, содержащие чувствительный элемент с датчиком некомпенсации, подключенным через регулирующий усилитель к электромагнитному компенсатору, с цепью катушки которого соединен цифровой прибор, и инвертор, о тличающиес  тем, что, с целые повышени  быстродействи  путем исключени  индикации промежуточных измерений при колебани х чувствительного элемента, в них 15 Т:,.. ,.. S K iilk:: . введены пороговое устройство, дифференцирующа  цепь, фазочувствительный усилитель, формирователь сигнала , логический ключ, буферна  пам ть и цифровой индикатор, причем один вход порогового устройства св зан с выходом датчика некомпенсации через фазочувствительный усилитель и дифференцирующую цепь, а другой его вход через фазочувствительный усилитель, дифференцирующую цепь и инвертор, выход порогового устройства через формирователь сиг .налов подключен к управл ющим входам цифрового прибора и логического ключа, посредством которого выход цифрового прибора соединен т с входом буферной пам ти, в:ыход которой соединен с цифровым индикатором . 2. Весы по п. 1, отличающиес  тем, что пороговое устройство выполнено в виде соединенСП 4i СЛ 4 Ю ных одноименными полюсами двух диодов , другими полюсами которых образованы его входы.

Description

1

Изобретение относитс  к весоизмерительной технике, в частности к весам дл  измерени  массы и моментов с автоматическим уравновешиванием нагрузки.

Известны весы, содержащие коромысло с чашкой, датчик разбаланса, подключенный к регулирующему усилителю , конденсатору, и отсчетный прибор .

Однако эти весы имеют недостаточную точность и помехоустойчивость вследствие того, что отсчетный прибор регистрирует все броски компенсахщонного тока в неустановившемс  режиме и различные помехи затрудн ющие отсчет.

Наиболее близкими по технической сущности к изобретению  вл ютс  автоматические весы, содержащие чувствительный элемент с датчиком некомпенсации, подключенньв через регулирующий усилитель к электромагнитному компенсатору, с цепью катушки которого соединен цифровой прибор и инвертор С2.

Однако известные весы имеют сложную конструкцию и недостаточные быстродействие, точность и достоверность результата измерени .

Наличие запаздывающего звена (усилител -интегратора) приводит к задержке выходного сигнала на цифровой прибор, который поступает только после времени успокоени  чувствитель ного элемента плюс врем  запаздывани  в усилителе-интеграторе, что значительно уменьшает быстродействие

Прерывание подачи счетных импульсов генератора с помощью ключа, управл емого схемой, содержащей усилитель-интегратор, инвертор, две схемы сравнени , источники смещающих сигналов, схему ИЛИ, не может обеспечить стабильность показаний циклически проводимых измерений из-за разброса моментов открывани  и закрывани  ключа, определ емых работой усилител -интегратора.

Известное устройство не защищает весы от воздействи  помех, вызванных услови ми эксплуатации (вибрации , удары и т.д.), поскольку сначала эти воздействи  перемещают чувствительный элемент,, привод т к по  пению переменной составл ющей в компенсационном токе, измер емым цифровым прибором, и лишь спуст  на не5А22

которое врем  запаздывани  усилител -интегратора будет прекращена подача счетных импульсов, что снижает точность измерени . В известных весах дл  повьшени  уверенности в инстннности показаний необходимо брать второй и третий показани  цифрового прибора, поскольку в первом показании происходит захват части переходного процесса , в силу чего результат измерений, поступающий на цифровой прибор по окончании действи  помех, оказываетс  искаженнь м, и только последующие

циклы измерений отражают истинное значение.

Цель изобретени  повышение быстродействи  путем исключени  индикации промежуточных измерений при

колебани х чувствительного элемента.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в автоматические весы, содержащие чувствительный элемент с датчиком некомпенсаций, подключенным через регулирующий усилитель к электромагнитному компенсатору, с цепью катушки которого соединен цифровой прибор, и инвертор, введены пороговое устройство, днфференцирующа  цепь, фазочувствительный усилитель, формирователь сигнала, логический ключ, буферна  пам ть и цифровой индикатор, причем един вход порогового устройства св зан с выходом датчика некомпенсации через фоточувствительный усилитель и дифференцирующую цепь, а другой его вход - через фазочувствительный усилитель, дифференцирующую цепь

и инвертор, выход порогового устройства через формирователь сигналов подключен к управл ющим входам цифрового прибора и логического ключа, посредством которого выход цифрового прибора соединен с входом буферной пам ти, выход которой соединен с цифровым индикатором.

Кроме того, в предложенных весах пороговое устройство выполнено в виде соединенных одноименными полюсами двух диодов, другими полюсами которых образованы его входы.

На фиг. 1 показана структурна  схема весов, на фиг. 2 - 4 - графики, по сн ющие их работу.

Автоматические весы содержат чувствительный элемент 1 с грузопоиемной площадкой 2 дл  взвешивае3 мого образца 3, закрепленный на опорах 4 и 5, например упругих лен тах, заделанных в основание 6. К чувствительному элементу 1 пр ,креплена подвижна  часть 7 датчика некомпенсации. Подвижна  катушка 9 совместно с магнитной системой 10, токоподво дами 11 и 12 и также регулируемым усилителем 13 образует электромагн ный компенсатор. Устройство также содержит цифровой прибор 14, инвертор 15 и опорный резистор 16, имеющий со.противление и служащий дл  съема измер емого сигнала ч пропорциональног компенсационному току и измер емой массы М образца 3 ( k - масштабный коэффициент). Кроме того, схема включает пороговое устройство 17, в качестве которого использована симметрична  диодна  схема, в которой два кремниевых диода 18 и 19 соединены одноименными полюсами , а вторые выводы диодов 18 и 19 служат входами порогового устрой ства, дифференцирующую цепь 20, фазочувствительный усилитель 21, формирователь 22 сигнала. Логический ключ 23 с управл ющим 24 и кодовым 25 входами, буферную пам ть 26 и цифровой индикатор 27. Первый .вход порогового устройства 17 чере дифференцирующую цепь 20 и фазочувствительный усилитель .21, а второй вход через инвертор 15, дифференцирующую цепь 20 и фазочувствительный усилитель 21 св заны с выходом датчика 8 иекомпенсации. Выход порогового устройства 17 св зан с входом формировател  22 сигнала, выход которого по первому каналу св зан с цифровым прибором 14, а по второму - с управл ющим входом 24 логического ключа 23, вто рой кодовой вход 25 которого св зан с кодовым выходом цифрового прибора 14, а вьтход - с входом буферной пам ти 26 св занной с цифровым индикатором 27. Работа весов происходит следующим образом. На грузоприемную площадку 2 устанавливают исследуемый образец 3 и чувствительный элемент 1, подвешенный на опорах 4 и 5, смещаетс  на величину дЬ , при этом с датчика 8 некомпенсации выходной сигнал 424 поступает на регулирующий усилитель 13 и после усилени  в виде компенсационного тока 1 через токопроводы 11 и 12 поступает в подвижную катушку 9, возвращающую чувствительный элемент 1 в исходное положениелЬ- 0, и далее в виде сигнала Vf с опорного резистора 16 подаетс  в цифровой прибор 14, запускаемый только при поступлении разрешающего потенциала с формировател  22 сигнала, поскольку управл ющий вход цифрового прибоtpa 14 обеспечивает синхронизацию начала цикла измерени  по разрешающему сигналу с выхода формировател  22 сигнала. Одновременно сигнал с датчика 8 некопенсации поступает в фазо чувствительный усилитель 21, который преобразует это т сигнал в напр жение посто нного тока, величина которого определ ет отклонение подвижной части весов (чувствитель- ного элемента 1) от положени  равновеси , а фазы - направление перемешени . Дифференцирующа  цепь 20 обеспечивает выделение переменной составл ющей из сигнала, снимаемого с фазочувствительного усилител  21, характеризующпй скорость перемещени  чувствительного элемента 1.Дл  обеспечени  срабатывани  порогового устройства 17 как от положительного , так и от отрицательного приращени  сигнала на выходе фазочувствительного усилител  21 используют инвертор 15, измен ющий фа-, зу переменной составл ющей сигнала на 180°. С помощью порогового устройства 17 задаетс  допустимый уровень ниже которого переменна  составл юща  напр жени  с фазочувствительного усилител  21 не приводит к по влению ошибки измерени  тока Лц компенсато ра цифровым прибором 14. Допустимый уровень переменной составл ющей Vg|,j определ ют степеныо подавлени  помех цифровым прибором 14 Настройка порогового устройства 17 на заданный допустимый уровень срабатывани  осуществл етс  путем изменени  коэффициента усилени  фазочувствительного усилител  21, выполненного , HanpiMep, на основе опера ционного усилител . Выходной сигнал порогового устройства 17 преобразуетс  формирователем 22 сигнала в соответствующие уровни логического О и 1, необходимые дл  управлени  цифровым прибором 14 и логическим ключом 23, который запрещает перепись кода из цифрового прибпр  14 в буферную пам ть 26 при запрещающем сигнале с формировател  22 сигнала при наличии колебаний чувствительного элемента 1 с амплитудой, превышающе допустимую. При отсутствии колебаний чувствительного элемента 1 выходной сигн Vg,, с датчика 8 равен нулю (фиг. 2, участок 0-1), при этом равно нулю и напр жение с фазочувствительного усилител  21. Сигнал с фазочувствительного уси лител  21 через дифференцирующую цепь 20, инвертор 15 и пороговое ус ройство 17 поступает на формировате 22 сигнала, который вьщает разреианиций потенциал (фиг. 3, учас , ГОК 0-1) запуска цифрового прибора и на управл ющий вход 24 логического ключа 23, разрешающего перепись кода с цифрового прибора 14 в буферную пам ть 26. Разрешающий сигнал 5дк с логического К1тача 23 (фиг. 4, участок 0-1) в виде кода, несущего информацию о значении измеренной массы и разрешении на запись, поступает в буферную пам ть 26. Результаты циклически проводимых цифровым прибором 14 измерений через логический ключ 23 фиксируютс  в буфер ной пам ти 26 по сигналам 5дк и индицируютс  на цифровом индикаторе 27. При колебани х чувствительного элемента 1, вызванного помехами ил сн тием и наложением исследуемого образца 3 на чашку 2, происходит смещение его на величину лЬ , при этом на выходе датчика 8 некомпенс ции по вл ютс  напр жени  V, (фиг. 2, участки 1-2 и 3-4). Величина этого напр жени  соответствует величине перемещени  под вижной части 7 датчика некопенсаци а знак - направлению перемещени . Переходный процесс характеризу етс  определенным уровнем колебате ности . Сигнал Vgj,,, через фазочувствительный усилитель 21 поступает на дифференцирующую цепь 20, с выхода которой переменна  составл юща  поступает на один из входов порогового устройства 17. Превышение напр жением VB, порого вого значени  Tcr-f 2), например уровн  открывани  кремниевого анода(фиг. 2, участки 1-2 и 3-4), вызывает срабатывание формировател  сигнала (фиг. 3, участки 1-2 и 3-4) на выходе устанавливаетс  значение логического О, что приводит к прерыванию циклов преобразовани  цифрового прибора 14 и запрещению записи в буферную пам ть 26 через логический ключ 23 последнего результата измерени , сформированного при воздействии переходHoio процесса (фиг. 4, изображено отсутствием импульсов лк с логического ключа 23). Применение двухвходного симметричного порогового устройства и св зи ег-о первого входа непосредственно с диодной цепью, а второго - через инвертор, обеспечивает независимость формировани  момента запрета изменени  состо ни  буферной пам ти 26 от направлени  перемещени  чувствительности элемента 1. По мере успокоени  чувствительности элемента 1 амплитуда напр жени  V,, с датчика 8 некомпенсации уменьшаетс , и в точках 2 и 4. (фиг.2) оказываетс  ранее порога срабатывани  огр с.гр ) порогового устройства 17. Формирователь 22 сигнала срабатывает сразу по сигналу V, в пределах и выдает разрешающую команду на логический ключ 23 только при уровне (если крива  V пошла на спад), что исключает запуск цифрового прибора 14 от сигналов малых по времени (случайных), действующих в зоне от .p до V На выходе формировател  22 сигнала устанавливаетс  значение логической 1 (фиг. 3 V,,np , участки 2-3 и 4 и далее), что приводит к запуску цифрового прибора 14, формирующего в первом же цикле измерени  цифровое представление измер емой величины, соответствующее установившемус  значению тока ЛкСигнал разрешает перепись кода с цифрового прибора 14 в буферную

пам ть 26 через логический ключ 23 (фиг. 4 участки 2-4, и далее), и значение измер емой массы считываетс  с цифрового индикатора 27.

Таким образом технико-экономическа  эффективность предлагаемых . весов заключаетс  в повьлпении быстродействи  проводимых измерений.

Фиг. 1

Claims (2)

1. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЕСЫ, содержащие чувствительный элемент с датчиком декомпенсации, подключенным через регулирующий усилитель к электромагнитному компенсатору, с цепью катушки которого соединен цифровой прибор, и инвертор, о тличающиеся тем, что, с целью повышения быстродействия путем исключения индикации промежуточных измерений при колебаниях чувствительного элемента, в них введены пороговое устройство, дифференцирующая цепь, фазочувствительный усилитель, формирователь сигнала, логический ключ, буферная память и цифровой индикатор, причем один вход порогового устройства связан с выходом датчика некомпенсации через фазочувствительный усилитель и дифференцирующую цепь, а другой его вход через фазочувствительный усилитель, дифференцирующую цепь и инвертор, выход порогового устройства через формирователь сиг.налов подключен к управляющим входам цифрового прибора и логическо- ~ го ключа, посредством которого 5 выход цифрового прибора соединен с входом буферной памяти, выход которой соединен с цифровым индикатором.

2. Весы поп. 1, отличающиеся тем, что пороговое устройство выполнено в виде соединенных одноименными полюсами двух диодов, другими полюсами которых образованы его входы.

«мА

СИ 4*

СЛ

4«ь ЬЭ