SU1177679A1

SU1177679A1 - Weighing device

Info

Publication number: SU1177679A1
Application number: SU833636760A
Authority: SU
Inventors: Николай Александрович Кот; Александр Сергеевич Шкарин; Юрий Антонович Крыжановский; Александр Михайлович Кучеренко; Игорь Алексеевич Голоднов; Владимир Прохорович Осадчий; Марк Григорьевич Фельдман
Original assignee: Киевское Производственное Объединение "Веда"
Priority date: 1983-08-19
Filing date: 1983-08-19
Publication date: 1985-09-07

Abstract

ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО , содержащее два тензорезисторных датчика, первый из которых св зан с грузоприемным устройством, а второй - с образцовой массой, два усилител , соединенные входами с выходами соответствующих датчиков, источник питани датчиков, генератор импульсов, схему управлени и счетчик измер емой массы, подключенный к блоку индикации, о т л и ч а ю .щ е е с тем, что, с целью повышени быстродействи и точности измерени массы в услови х перемен-. ных ускорений и качки за счет одновременного и синхронного измерени сигналов тензорезисторных датчиков, а также за счет компенсации адд тивной погрешности усилителей, в него введены два суммирующих элемента , два компаратора, три счетчика импульсов, два реверсивных счетчика, три триггера, семь ключей, источник напр жени смещени , преобразователь код-аналог и арифметическое устройство , причем источник питани датчиков посредством первого ключа подсоединен к тензорезисторным датчикам , выход первого усилител через первый вход первого суммирующего элемента подключен к первому входу первого компаратора, а выход второго усилител через первьй вход второго суммирующего элемента подключен к первому входу второго компаратора, к вторым входам первого и второго . суммирующих элементов подсоединен источник напр жени смещени , выход генератора импульсов подключен к первым входам второго и п того ключей, а также схемы управлени , с S выход второго ключа соединен с входом первого счетчика импульсов, и с первыми входами третьего,.четвертого, шестого и седьмого ключей, выход третьего ключа соединен с суммирующим входом первого реверсивного счетчика, выход которого через третий iNMdk триггер подключен к вторым входам п того ключа и схемы управлени , параллельные вьгходы первого счетчика -импульсов подключены к параллельО ным входам преобразовател код-анаvj лог, выход которого соединен с втоCD рыми входами компараторов, вьЬсод переполнени первого счетчика импульсов подключен к входу второго счетчика импульсов, соединенногб выходом с входом первого триггера, первый выход которого подключен к управл ющему входу первого ключа и вторым входам третьего и шестого клгочей, а второй выход - к входу второго триггера и вторым входам четвертого и седьмого ключей, первый выход второго триггера соединен с вторым входом второго ключа, а второйA WEIGHT MEASURING DEVICE, containing two strain gauge sensors, the first of which is connected to a load receptor, and the second one is connected to an exemplary mass, two amplifiers connected by inputs to the outputs of the respective sensors, a power supply of the sensors, a pulse generator, a control circuit and a counter of the measured mass connected to the display unit, that is, in order to increase the speed and accuracy of the mass measurement in the conditions of change-. accelerations and pitching due to simultaneous and synchronous measurement of signals from strain gauges, as well as by compensating for the additive error of amplifiers, two summing elements, two comparators, three pulse counters, two reversible counters, three triggers, seven keys, a source displacement transmitter, code-converter and arithmetic unit, with the power supply of the sensors connected to the strain gauge sensors by means of the first switch, the output of the first amplifier through the first input ervogo summing element connected to the first input of the first comparator and the output of the second amplifier via a first input of the second summing member is connected to the first input of the second comparator, to the second inputs of the first and second. summing elements are connected to the bias voltage source, the output of the pulse generator is connected to the first inputs of the second and fifth keys, as well as the control circuit, with S the output of the second key is connected to the input of the first pulse counter, and to the first inputs of the third, fourth, sixth and seventh keys, the output of the third key is connected to the summing input of the first reversible counter, the output of which through the third iNMdk trigger is connected to the second inputs of the fifth key and control circuit, parallel inputs of the first counter —impul owls are connected to the parallel inputs of the code-anavj converter, the output of which is connected to the secondary inputs of the comparators, the overflow of the first pulse counter is connected to the input of the second pulse counter, connected to the input of the first trigger, the first output of which is connected to the control input of the first key and the second inputs of the third and sixth cells, and the second output - to the input of the second trigger and the second inputs of the fourth and seventh keys, the first output of the second trigger is connected to the second input of the second key cha and the second

Description

выход - с третьим входом п того ключа, выход которого через третий счётчик импульсов соединен с вторым вычитающим входом первого реверсивного счетчика, первым вычитающим входом подключенного к выходу четвертого ключа, выход первого компаратора соединен с третьими входами третьего и четвертого ключей, а выход второго компаратора через трег тий вход щестого ключа соединен сoutput - with the third input of the fifth key, the output of which is connected via the third pulse counter to the second subtractive input of the first reversing counter, the first subtractive input connected to the output of the fourth key, the output of the first comparator is connected to the third inputs of the third and fourth keys, and the output of the second comparator through A third key input is connected to

суммирующим входом второго реверсивного счетчика и через третий вход седьмого ключа - с вычитающим входом этого же счетчика, параллельные выходы которого подключены к вхрдам арифметического устройства, выход арифметического устройства соединен с входом счетчика измер емо массы, а управл ющий вход блока индикации - с выходом схемы управлени .the summing input of the second reversible counter and through the third input of the seventh key - with the subtracting input of the same counter, the parallel outputs of which are connected to the arithmetic unit, the output of the arithmetic unit is connected to the meter input of the measured mass, and the control input of the display unit - with the output of the control circuit .

Изобретение относитс к весоизмерительной технике, в частности к устройствам дл взвешивани продуктов на качающемс основании, например рыбопродуктов на судах в услови х неспокойного мор . The invention relates to weighing technology, in particular, devices for weighing products on a wobble-down base, such as fish products on ships in rough seas.

Цель изобретени - повышение быстродействи и точности измерени массы в услови х переменных ускорений и качки за счет одновременного и синхронного измерени сигналов тензорезисторных датчиков весоизмертельного устройства, а также за сче компенсации аддитивной погрешности усилителей и аналоговых элементов преобразовани сигналов датчиков.The purpose of the invention is to increase the speed and accuracy of mass measurement under conditions of variable acceleration and pitching due to simultaneous and synchronous measurement of the signals of the strain gauges of the weighing device, as well as for the compensation of additive error of the amplifiers and analog elements of the transducer signals.

На чертеже схематически изображена блок-схема весоизмерительного устройства.The drawing shows schematically the block diagram of the weighing device.

Устройство состоит из источника 1 питани тензорезисторных датчиков , первых ключа2, тензорезисторнго датчика 3, усилител 4 суммирующего элемента 5, компаратора 6, счетчика 7 импульсов; вторых тензорезисторного датчика 8, усилител 9, суммирующего элемента 10, компаратора 11 .The device consists of a power source 1 of the strain gauge sensors, the first switch 2, the strain gauge sensor 3, the amplifier 4 of the summing element 5, the comparator 6, the pulse counter 7; the second strain gauge sensor 8, the amplifier 9, the summing element 10, the comparator 11.

Датчик 3 установлен в грузоприемном устройстве (не показано} , а датчик 8 соединен с образцовой массой не показана). Источник 12 напр жени подключен к вторым входасуммиру1ошд1Х элементов 5 и 10. Преобразователь 13 код-аналог своими параллельными входами соединен с параллельными выходами счетчика 7 импульсов, а выход преобразовател 13 подключен к вторым входамSensor 3 is installed in the load receptor (not shown}, and sensor 8 is connected to the reference mass not shown). The source 12 of the voltage is connected to the second input of the sum of the 1X1 elements 5 and 10. Converter 13 code-analogue of its parallel inputs connected to the parallel outputs of the counter 7 pulses, and the output of the converter 13 is connected to the second inputs

компараторов 6 и. 11. Выход переполнени первого счетчика . 7 подключен к второму счетчику 14 импульсов, выход переполнени которого соедине с входом первого триггера 15. Второй выход триггера 15 подключен к . входу второго триггера 16. Генератор 17 импульсой своим выходом подключен через второй и третий ключи 18 и 19 к суммирующему входу первого реверсивного счетчика 20, вход которого соединен с входом третьего триггера 21. Вькод генератора 17 подключен к первому входу п того ключа 22. Выход первого KOMnajpaTopa 6 соединен с управл ющими входами третьего ключа 19 и четвертого ключа 23, а выход второго компартора 1I соединен с управл ющими входами шестого ключа 24 и седьмого ключа 25. Выход ключа 24 соединен с суммирующим входом, а выход ключа 25 - с вычитающим входом второго реверсивного счетчика 26, параллельные выходы которого подключены к входам арифметического устройства 27, в состав которого входит дополнительный третий счетчик 28 импульсов . Выход арифметического устройства 27 соединен через счетчик 29 измерени массы с блоком 30 индикации , управл юп(ий вход которого соединен со схемой 31 управлени .comparators 6 and. 11. Overflow output of the first counter. 7 is connected to the second pulse counter 14, the overflow output of which is connected to the input of the first trigger 15. The second output of the trigger 15 is connected to. the second trigger input 16. The pulse generator 17 is connected via the second and third keys 18 and 19 to the summing input of the first reversing counter 20, the input of which is connected to the third trigger input 21. The generator 17 code is connected to the first input of the fifth key 22. The first output KOMnajpaTopa 6 is connected to the control inputs of the third key 19 and the fourth key 23, and the output of the second comparator 1I is connected to the control inputs of the sixth key 24 and the seventh key 25. The output of the key 24 is connected to the summing input, and the output of the key 25 is connected to the subtracting input a second down counter 26, the parallel outputs of which are connected to inputs of the arithmetic unit 27, which includes an optional third counter 28 pulses. The output of the arithmetic unit 27 is connected via a mass meter 29 to the display unit 30, the control unit (whose input is connected to the control circuit 31.

Весоизмерительное устройство работает следующим образом.The weighing device operates as follows.

Исходное состо ние элементов схемы устройства перед- измерением продукта, установленного на грузоприемную платформу, св занную с тензодатчиком 3, следующее: источник 1 питани через ключ 2 додает питание на тензодатчики 3 и 8, на тензодатчике 8 посто нно находитс образцовый груз. Счетчики 7,14, 20,26 и 29 наход тс в нулевом состо нии, компараторы 6 и 11 и триггеры 15 и 16 наход тс в таком состо нии, что ключи 18,19 и 24 открыты, а ключи 22, 23 и 25 закрыт триггер 21 находитс в нулевом состо нии. Сигнал, пропорциональньй измер емой массе, с тензодатчика 3, усиленный усилителем 4, через суммирующий элемент 5, где он суммируетс с сигналом смещени (Uc/w ) подаетс на первый вход компаратора Сигнал, пропорциональный образцовой массе, с тензодатчика 8, усиленный усилителем 9, черед суммирующий элемент 10,-где к нему добавл етс , подаетс на -первьй вход компаратора 11. С учетом действи перемен ных ускорений икачки эти сигналы можно выразить следующим образом: и UnKnpK,m(g+a(t))cos0(t) ± i UCM Uj UnKppK,mo(g+a(t))cose(t) ± + где (J - сигнал на первом входе компаратора 6; сигнал на первом входе компаратора 11; и„ - напр жение питани тензодат чиков; К(, коэффициенты пропорциональности; Ку-И к1- коэффициенты усилени усилителей 4 и 9; т и измер ема и образцова масса соответственно; 5 - ускорение силы т жести; о( - переменное ускорение; б -. угол наклона основани устройства при качке относи тельно плоскости горизонта; CLH C/ip- дрейф нул элементов 4 и 5 9 и 10 соответственно. Измерение начинаетс с одновр мен ного поступлени импульсов с генератора 17 на суммирующие входы счетчиков 7,20 и26. При этом по мере увеличени числа в счетчике 7 преобр зователь 14 код-аналог линейно увеличивает напр жение на своем выхо 794 де с дискретностью аО t которое поступает на вторые входы компараторов 6 и 11. В момент равенства сигналов на первом и втором входах компараторов 6 и 11 последние срабатьгошот, закрьгоают ключи 19 и 24 соответственно, после того з счетчиках 20 и 26 фиксируютс числа, равные значени м сигналов, выраженных формулами (1 ) и (2). Таким образом. завершаетс один Тшкл измерени полных сигналов измер емой и обрайцовой масс. Дл п-кратного усреднени полных напр жений сигналов Uj и UQ цикл измерени полного сигнала повтор етс п раз. Счетчик 7 считает импульсы до своего переполнени , автоматически сбрасываетс в нуль, после чего на выходе преобразовател 13 код-аналог устанавливаетс нулевое напр жение. Компараторы 6 и 11 устанавливаютс в исходное состо ние и снова открывают ключи 19 и 24, а импульсы переполнени счетчика 7 поступают на вход счетчика 14. Цикл измерени повтор етс до переполнени счетчика 14. В момент переполнени счетчик 14 автоматически сбрасьшаетс в нуль, р мпульсы переполнени устанавливают триггер 15 в единичное состо ние вследствие чего закрываетс ключ 2, отключа питание от тензодатчиков 3 и 8, закрывает ключи 19 и 24, .и открывает ключи 23 и 25, В счетчиках 20 и 26 к этому моменту времени зафиксирована сумма п чисел, равных соответствующим напр жени м О,.. Сигналы , поступающие на первые входы компараторов 6 и 11, имеют следующие значени : Ug UCM Uu UCM ± .(4) Аналогично предыдущему Циклу измерени происходит измерение нулевых сигналов, выраженных формулами СЗ ) и (4). Эти циклы также повтор ютс п раз и из чисел, зафиксированных в счетчиках 20 и 26, происходит вычитание суммы пчисел, равных сигналам U(, и U, соответственно , после чего второй импульс переполнени счетчика 14 устанавливает триггер 15 в нулевое состо ние, а триггер 16 - в единичное. Триггер 16 закрьюает ключ 18, прекраща подачу импульсов к счетчикам 7, 20 и 26, и открьшает ключ 22. Тр гер 15 устанавливает ключи 19,24 23 и 25 в исходное состо ние, от вает ключ 2, подключа питание к тензодатчикам 3 и 8. На этом цикл измерени полных нулевых: сигналов измер емой и образцовой масс заканчиваетс , а в счетчиках 20 и 26 происходит в деление усредненных значений пол ных сигналов измер емой и образц вой масс. Они выражаютс следующими формулами: lu,. s: N -i 1 пди пд1/ Sj t n pS xl H seCtl N -i±l пди. ди ()-sQ 0 где N)( - среднее значение из n измерений сигнала измер емой массы в услови х переменных ускорений и качки; NO - среднее значение из П измерений сигнала образцовой массы в услови х переменных ускорений и качки. В дальнейшем производитс обработка результатов измерений по алгоритму: S ir где гПд - величина образцовой массы; KO - коэффициент пропорциональности . Импульсы с генератора 17 поступают через ключ 22 на арифметическое устройство 27 и счетчик 28. Так как счетчик 28 своим выходом подключен к к вычитающему входу счетчика 20, то коммутаци ключей 22 и 23 (ключ 22 открываетс , а ключ 23 закрываетс ) осуществл ет операцию умножени числа в счетчике 20 на число, равное емкости счетчика 28.-Емкость счетчика выбираетс пропорционально величине образцовой массы ( КоШ)Таким образом, счетчики 28 и 20образуют один вычитающий счетчик с зафиксированным в нем числом N KO rOjj , которое вычитаетс . Одновременно с вычитанием числа М KO m арифметическое устройство 27 производит операцию суммировани импульсов тактового генератора 17 до совпадени с числом NO , зафиксированном в счетчике 26. Б момент совпадени арифметическое устройство Вырабатьшает импульс, который записьшаетс всчетчик 29 массы, затем число, записанное в арифметическом устройстве, обну- , л етс кроме счетчика 24 и снова происходит суммирование импульсов до следующего совпадени с числом N( и так далее. Счетчик 29 массы считьшает импульсы до тех пор, пока не срабатьшает триггер 21переполнени по вычитающему входу счетчика 20. К этому моменту в счетчике 29 записано число, равное С учетом формулы (5) и (6 - . КПР к., т, , 21 и( t«(-t))cos-0(i) K;pKX2I u,(t«(ti)cose(t) «,:kп., , Если установить , У и , то Кг(т . Таким образом, в счетчике 29 записано число, пропорциональное измер емой массе. После срабатьшани триггера 21 переполнени счетчика 20 ключ 22 закрьшаетс , аThe initial state of the circuit elements of the device when measuring the product installed on the load-receiving platform connected to the strain gauge 3 is as follows: the power source 1 via the key 2 supplies power to the strain gauges 3 and 8, and the exemplary load is constantly located on the strain gauge 8. The counters 7.14, 20.26, and 29 are in the zero state, the comparators 6 and 11, and the triggers 15 and 16 are in such a state that the keys 18.19 and 24 are open, and the keys 22, 23, and 25 are closed trigger 21 is in the zero state. The signal, proportional to the measured mass, from the strain gauge 3, amplified by amplifier 4, through summing element 5, where it is summed with the bias signal (Uc / w) is fed to the first input of the comparator. A signal proportional to the exemplary mass, from the strain gauge 8, amplified by amplifier 9, the turn of the summing element 10, where it is added to it, is fed to the first input of the comparator 11. Taking into account the effect of variable pumping accelerations, these signals can be expressed as follows: and UnKnpK, m (g + a (t)) cos0 (t) ± i UCM Uj UnKppK, mo (g + a (t)) cose (t) ± + where (J is the first input signal comparator 6; the signal at the first input of the comparator 11; and „- the supply voltage of strain gauges; K (, proportionality coefficients; Ku-I K1 - gain factors of amplifiers 4 and 9; t and measured and sample mass, respectively; 5 - force acceleration t tin; o (- variable acceleration; b - angle of inclination of the base of the device when rolling relative to the plane of the horizon; CLH C / ip - drift zero of elements 4 and 5 9 and 10, respectively. The measurement starts from the simultaneous arrival of pulses from the generator 17 to the summing inputs of counters 7.20 and 26. At the same time, as the number in the counter 7 increases, the code-analog converter 14 linearly increases the voltage at its output 794 de with the resolution aO t which goes to the second inputs of the comparators 6 and 11. At the moment of equality of the signals at the first and second inputs of the comparators 6 and The 11 last ones are used up, the keys 19 and 24 are locked, respectively, after which the counters 20 and 26 fix numbers equal to the values of the signals expressed by formulas (1) and (2). In this way. One Tccl of the measurement of the full signals of the measured and obrazovoy masses is completed. For an n-fold average averaging of the total voltages of the signals Uj and UQ, the cycle of measuring the total signal is repeated n times. The counter 7 counts the pulses before it overflows, automatically resets to zero, after which the analogue code sets a zero voltage at the output of the converter 13. The comparators 6 and 11 are reset and the keys 19 and 24 are opened again, and the overflow pulses of the counter 7 arrive at the input of the counter 14. The measurement cycle repeats until the counter 14 overflows. At the moment of overflow, the counter 14 automatically overflows. the trigger 15 is set in one state, as a result, the key 2 is closed by disconnecting the power from the strain gauges 3 and 8, the keys 19 and 24 are closed, and the keys 23 and 25 are closed. In counters 20 and 26, by this time, the sum n of numbers fixed soo sponds stresses O .. The signals input to the first inputs of comparators 6 and 11, have the following meanings:. Ug UCM Uu UCM ± (4) Similarly, the previous measurement cycle, the measurement is zero signals expressed by formulas SOC) and (4). These cycles are also repeated n times and from the numbers fixed in the counters 20 and 26, the sum of the numbers equal to the signals U (and U, respectively, is subtracted, then the second overflow pulse of the counter 14 sets the trigger 15 to the zero state, and the trigger 16 - to single. Trigger 16 closes key 18, stopping the supply of pulses to counters 7, 20 and 26, and opens key 22. Tr ger 15 sets keys 19,24 23 and 25 to initial state, key 2 returns, connecting power to strain gages 3 and 8. On this cycle of measurement of full zero: the signals measured and arr the mass of the mass ends and the counters 20 and 26 divide the averaged values of the total signals of the measured and sample masses and are expressed by the following formulas: lu, s: N -i 1 pdi pd1 / Sj tn pS xl H seCtl N - i ± l pdi. di () -sQ 0 where N) (is the average value of n measurements of the signal of the measured mass under conditions of variable accelerations and pitching; NO is the average value of P measurements of the signal of the reference mass under conditions of variable accelerations and pitching . Further processing of the measurement results is performed according to the algorithm: S ir where hPd is the value of the model mass; KO - proportionality coefficient. The pulses from the generator 17 are fed through the key 22 to the arithmetic unit 27 and the counter 28. As the counter 28 is connected to the subtractive input of the counter 20 by its output, the switching of the keys 22 and 23 (the key 22 opens and the key 23 closes) performs the multiplication operation the numbers in the counter 20 by a number equal to the capacity of the counter 28. The capacity of the counter is proportional to the size of the reference mass (KOSH). Thus, the counters 28 and 20 form one subtracting counter with the number N KO rOjj fixed in it, which is subtracted. Simultaneously with the subtraction of the number M KO m, the arithmetic unit 27 performs the operation of summing the pulses of the clock generator 17 until it coincides with the NO number recorded in the counter 26. The instant of the coincidence is the arithmetic unit Determines the pulse that is recorded in the mass counter 29, then the number recorded in the arithmetic unit turns off, except for the counter 24 and the summing of the pulses occurs again until the next match with the number N (and so on. The mass counter 29 counts the pulses until three overflow overcount 21 by subtracting input of counter 20. At this point, counter 29 contains a number equal to the given formula (5) and (6 - KPR k., t,, 21 and (t "(- t)) cos-0 ( i) K; pKX2I u, (t «(ti) cose (t)»,: kp.,, If you set, Y and, then Kg (t. Thus, in the counter 29 the number proportional to the measured mass is written. After trigger trigger 21 overflow of counter 20 key 22 is closed, and

схема.31 управлени выводит информацию со счетчика 29 массы на блок 30 индикации. Обнуление счетчиков производитс посредствомThe control circuit 31 outputs information from the mass meter 29 to the display unit 30. Counter resetting is done by

сигнала Сброс, формируемого схемой 31 управлени и передаваемого по шине 01 . После сброса счетчиков процесс измерени повтор етс .the Reset signal generated by control circuit 31 and transmitted via bus 01. After resetting the counters, the measurement process is repeated.

Claims

MEASURING DEVICE containing two strain gauge sensors, the first of which is connected to the load receptor, and the second to the reference mass, two amplifiers connected by inputs to the outputs of the respective sensors, a sensor power supply, a pulse generator, a control circuit and a measured mass meter connected to the unit indications, characterized in that, in order to improve the speed and accuracy of mass measurement under conditions of variable accelerations and pitching due to the simultaneous and synchronous measurement of ten signals of resistive sensors, as well as by compensating the additive error of the amplifiers, two summing elements, two comparators, three pulse counters, two reversible counters, three triggers, seven keys, a bias voltage source, an analog code converter and an arithmetic device are introduced into it, and the source the sensor power via the first key is connected to the strain gauge sensors, the output of the first amplifier through the first input of the first summing element is connected to the first input of the first comparator, and the output The first amplifier through the first input of the second summing element is connected to the first input of the second comparator, to the second inputs of the first and second. of the summing elements, a bias voltage source is connected, the output of the pulse generator is connected to the first inputs of the second and fifth keys, as well as the control circuit, the output of the second key is connected to the input tg of the first pulse counter, and with the first inputs of the third, fourth, sixth and seventh keys, output the third key is connected to the summing input of the first reverse _ counter, the output of which through the third trigger is connected to the second inputs of the fifth key and control circuit, the parallel outputs of the first pulse counter are connected to the parallel inputs of the code-analog converter, the output of which is connected to the second inputs of the comparators, the overflow output of the first pulse counter is connected to the input of the second pulse counter connected to the output of the first trigger, the first output of which is connected to the control input of the first key and the second inputs of the third and the sixth key, and the second output is to the input of the second trigger and the second inputs of the fourth and seventh keys, the first output of the second trigger is connected to the second input of the second key, and the second

SU „1177679 output - with the third input of the fifth key, the output of which through the third pulse counter is connected to the second subtracting input of the first reversible counter, the first subtracting input connected to the output of the fourth key, the output of the first comparator is connected to the third inputs of the third and fourth keys, and the output the second comparator through the third input of the sixth key is connected to the summing input of the second reversible counter and through the third input of the seventh key to the subtracting input of the same counter, the parallel outputs of which They are connected to the arithmetic device inputs, the output of the arithmetic device is connected to the input of the measured mass counter, and the control input of the display unit is connected to the output of the control circuit.