SU1268961A1 - Тензометрическое устройство дл взвешивани грузов в динамических услови х - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к весоизмерительной технике и позвол ет повысить точность измерени  веса в динамических услови х . Дл  этого импульсы выходной частоты , пройд  счетчик 16, поступают в блок 17 масштабировани  и в блок 18 обработки, который производит компенсацию тарной нагрузки путем определени  арифметико-логическим устройством 30 разности значений, записанных в регистрах 27 и 29. Запись в регистр 29 производитс  при наличии разрешающего сигнала с нажатой кнопкой 26 установки нул . В случае по влени  длительного крена при разгружении датчика 3 основного канала значение информации в регистре 20 результата окажетс  в зоне ниже порога начальной нагрузки, задаваемой задатчиком 23. Анализатор 22 выдаст сигнал разрешени  на блок 24 управлени  и преобразователь 9 напр жени  в частоту уменыпит свою выходную частоту. При переходе информации в регистре 20 через нуS левое значение произойдет перезапись инфор (Л мации из регистра 27 в регистр 29. Нулевые показани  в регистре 20 свидетельствуют о полной компенсации аддитивной погрешности начальной нагрузки. 1 ил. Ю 05 00 ;о о:

Description

Изобретение относитс  к весоизмерительной технике и предназначено дл  взвешивани  в динамических услови х (на кранах, при повышенных вибраци х от технологического оборудовани , на судах в услови х неспокойного мор  и т.д.). Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  веса в динамических услови х. На чертеже представлена схема тензометрического устройства дл  взвешивани  грузов в динамических услови х. Устройство содержит источник 1 опорного напр жени , соединенный с блоком 2 питани  тензодатчиков, который питает датчик 3 основного канала и датчик 4 дополнительного канала парафазным напр жением. Датчик 4 дополнительного канала нагружен контрольным грузом. Направлени  приложени  нагрузок датчиков 3 и 4 параллельны. К выходу блока 2 присоединен также блок 5 формирвани  пилообразного напр жени . Измерительные диагонали каждого датчика присоединены к усилител м 6 и 7 сигнала разбаланса. Выход усилит(л  6 через резистор 8 соединен с аналоговым входом преобразовател  9 напр жени  в частоту (ПНЧ), с этим же входом выход усилител  7 соединен через резисторы 10 и 11, а выход блока 5 - через резистор 12. Обща  точка резисторов 10 и 11 соединена с обшей шиной через ключ 13, управл юший вход которого соединен с управл ющим выходом преобразовател  9 напр жени  в частоту. Тактовый вход блока 9 соединен с выходом генератора 14 тактовых импульсов, который через блок 15 формировани  временных интервалов соединен также с управл ющим входом счетчика 16, счетный вход которого соединен с выходом преобразовател  9 напр жени  в частоту. Выход счетчика 16 через блок 17 масштабировани  соединен с входом блока 18 обработки, выход которого подключен к входам регистра 19 знака и регистра 20 результата . Выходы этих регистров соединены с блоком 21 индикации. Кроме того, выход регистра 20 результата соединен с первым входом анализатора 22, второй вход которого соединен с задатчиком 23 порога начальной нагрузки. Выход анализатора соединен с- первым входом блока 24 управлени , второй вход которого соединен с выходом регистра 19 знака. Выход блока 24 соединен с управл ющим входом блока 5. Установочный вход блока 18 обработки соединен с выходом элемента ИЛИ 25, первый вход которого соединен с выходом регистра 19 знака, а второй вход - с кнопкой 26 установки нул . Блок 18 обработки включает в себ  регистры 27 и 28 общей нагрузки, регистр 29 тарной нагрузки и арифметико-логическое устройство (АЛУ) 30. Выход регистра 27 соединен с входами регистров 28 и 29, а также с первым входом АЛУ 30. Второй вход АЛУ соединен с выходом регистра 29, а третий вход АЛУ - с выходом регистра 28. Выход АЛУ  вл етс  выходом блока обработки. Управл ющий вход регистра 29  вл етс  установочным входом блока 18 обработки. Устройство работает следующим образом. При динамических воздействи х величина ускорени , действующего на измер емый и контрольный грузы g(t), складываетс  из величины ускорени  свободного падени  g в данной точке и переменного ускорени  a(t), обусловленного динамической помехой. g{t) g+a(t). При этом напр жение на выходах усилителей сигналов разбаланса основного Ux и дополнительного Uo каналов измерени  {блоки 6 и 7 соответственно) будут описыватьс  выражени ми: Ux mxg(i;)U2K.3K6(2) U(, mog(t)U2K4K7,(3) где mx, mo - массы измер емого и контрольного грузов соответственно; Кз, К4 - коэффициенты преобразовани  мостовых датчиков 3 и 4 соответственно; Кб, К - коэффициенты передачи блоков 6 и 7 соответственно; Uo - напр жени  питани  датчиков. Сигналы блоков 6 и 7 подаютс  на вход преобразователи   9 напр жени  в частоту с импульсной обратной св зью, выходна  частота которого fx св зана с величинами и Uo и номиналами резисторов 8, И) и 11 RK, RIO, Rii выражением f ii lil R,r где Кэ - коэффициент, учитывающий скважность импульсов, управл ющих ключом 13. Таким образом, выходна  частота fx оказываетс  независимой от величины g(t). Импульсы выходной частоты поступают на счетный вход счетчика 16, работой которого управл ет формирователь 15 временных интервалов (он осуществл ет обнуление счетчика в начале цикла измерени  и разрешение счета во врем  цикла). Пройд  через блок 17 маштабировани , отмасштабированное с нужной дискретностью число импульсов , записанное в счетчике 16, поступает на блок 18 обработки. Этот блок производит компенсацию тарной нагрузки и при отсутствии переходного режима взвешивани  выдает информацию в регистры знака 19 и результата 20. Отсутствие переходного режима определ етс  следуюпхим образом. Приход ща  на вход блока 18 информаци  заноситс  в регистр 27 общей нагрузки. В следующий цикл измерени  эта информаци  переписываетс  в регистр 28, а в регистр 27 заноситс  значение, соответствующее новому циклу измерени . В следующий цикл измерени  в регистр 28 вновь переноситс  информаци  из регистра 27, в который записываетс  новое значение и т.д. Таким образом , на выходах регистров всегда присутствует информаци  о двух циклах измерени  - текущем и предшествующем. Арифметико-логическое устройство в случае совпадени  группы старших разр дов информации в регистрах 27 и 28 производит дальнейшую обработку содержимого регистра 27. При этом из значени , занесенного в регистр 27, вычитаетс  записанное в регистре 29 число, соответствующее «тарной нагрузке. Запись в этот регистр производитс  путем перенесени  содержимого регистра 27 при наличии разрешающего сигнала на установочном входе блока 18 (ко торым  вл етс  управл ющий вход регистра 29). Разрешающим сигналом может быть или сигнал с нажатой кнопки 26 установки нул , или сигнал с выхода регистра 19 знака, соответствующий «отрицательному весу (логическа  операци  ИЛИ осуществл етс  элементом 25).

Результат обработки из блока 18 поступает в регистр 20 результата и регистр 19 знака , из которых записанные в них числа поступают на блок 21 индикации.

Таким образом, показани  блока 21 индикации не завис т от ускорени , действующего на груз в любой момент времени, т.е. инварианты относительно вибраций, колебаний груза и изменени  ускорени  свободного падени  (св занного, например, с изменением географической широты, на которой эксплуатируетс  устройство).

Устройство по сравнению с известным имеет меньшие фазовые сдвиги сигналов обоих каналов (с точки зрени  их вли ни  на выходную частоту блока 9) и, как следствие, меньшую погрешность от динамических воздействий . Это обусловлено меньшим временем такта измерени  сигнала основного канала у ПНЧ с импульсной обратной св зью (обычно 1 мс при минимальной нагрузке и на 1,5-2 пор дка меньшее при номинальной нагрузке) по сравнению с АЦП двухтактного интегрировани  (где врем  цикла фиксировано и обычно равно 20-200 мс - дл  повышени  помехоустойчивости относительно сетевых помех). Кроме того, у ПНЧ с импульсной обратной св зью сигналы основного и дополнительного каналов в такте включени  импульсной обратной св зи синфазны , тогда как при двухтактном интегрировании включен либо один, либо другой канал.

Помимо этого, реальный датчик при любой конструкции упругого элемента имеет поперечную чувствительность (в направлении , перпендикул рном оси приложени  нагрузки ). Это дает мультипликативную погрешность измерени . При выборке тарной

нагрузки динамическа  мультипликативна  погрешность, накопленна  на массе тары, про вл етс  как аддитивна , что дает дополнительную погрешность известного.

Предлагаемое техническое решение позвол ет устранить эту погрещность.

Если изменились услови  эксплуатации устройства (например, по вилс  длительный крен), привод щие к возникновению аддитивной погрещности, то автоматически включаетс  систе.ма компенсации этой погрешности, работа которой протекает следующим образом .

При разгружении датчика основного канала () значение информации в регистре 20 результата попадает в зону ниже

порога начальной нагрузки, задаваемой задатчиком 23. Пусть это значение больще нул . В этом случае анализатор 22 выдает сигнал разрешени  на блок 24 управлени . Выходным сигналом этого блока запускаетс  формирователь 5 пилообразного напр жени , под действием которого блок 9 начинает уменьшать свою выходную частоту. Как только информаци  в регистре 20 перейдёт через нулевое значение в отрицательную область, одноразр дный регистр 19 зна5 ка изменит свое состо ние и заблокирует работу блока 5 посредством блока 24. Этот же сигнал через блок 25 пройдет на установочный вход блока 18. При этом произойдет перепись информации из регистра 27 в регистр 29, т.е. на выходе блока 30 будет

0 нулевое значение информации. Таким образом , в регистр 20 занесутс  нулевые показани , что означает полную компенсацию аддитивной погрешности начальной нагрузки Если при разгрузк-е весов информаци  в регистрах 19 и 20 соответствует «отрицательному весу, то в регистр 20 сразу же занесетс  нулева  информаци  путем воздействи  на установочный вход бока 18 обработки через элемент 25. При этом состо ние регистра 19 изменитс , так как

Q указанное воздействие на регистр 29 уменьшит значение «тарной нагрузки.

В процессе взвешивани  (т.е. при ), когда записанное в регистр 20 число больше начального порога взвешивани , работа блока 24 управлени  и формировател  5 запре5 щаетс  соответствующим сигналом анализатора .

Ручна  компенсаци  тарной нагрузки осуществл етс  аналогично описанному через кнопку 26 и элемент 25.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Тензометрическое устройство дл  взвешивани  грузов в динамических услови х, содержащее последовательно соединенные источник опорного напр жени  и блок пи55 тани  тензодатчиков, выход которого подключен к параллельно соединенным диагонал м питани  тензодатчиков основного и дополнительного каналов, усилители сигналов разбаланса тензодатчиков основного и дополнительного каналов, входы которых подключены к соответствующим измерительным диагонал м тензодатчиков каждого из каналов, первый, второй и третий резисторы , преобразователь напр жени  в частоту , управл юндий выход которого соединен с управл ющим входом ключа, включенного между ,ей точкой второго и третьего резисторов и общей пшной, а аналоговый вход преобразвател  напр жени  в частоту соединен с общей точкой первого и второго резисторов, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к тактовому входу преобразовател  напр жени  в частоту и к входу блока формировани  временных интервалов, выходом соединенного с управл ющим входом счетчика, счетный вход которого подключен к выходу преобразовател  напр жени  в частоту, регистр знака и регистр результата, выходы которых соединены с соответствуюп1,ими входами блока индикации, отличающеес  тем, что, с целью повыщени  точности измерени  веса в динамических услови х, в него введены четвертый резистор, задатчик порога начальной нагрузки, аь1ализатор, блок форми|ювани  нилообразного напр жени , блок унравлени , элемент ИЛИ, кнопка установки нул , блок масп табировани  и блок обработки, состо ний из двух регистров общей нагрузки , регистра тарной нагрузки и арифметико-логического устройства, причем выход 12 1 счетчика через блок мас1нтабировани  подключен к входу первого регистра обп;ей нагрузки, выход которого соединен с входами второго регистра общей нагрузки, регистра тарной нагрузки и. арифметико-логического устройства, вторым и третьим входами подключенного соответственно к выходам второго регистра общий нагрузки и регистра тарной нагрузки, а выходом - к входам регист5)а знака и регистра результата , выход регистра знака соединен с первым входом блока управлени  и с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к кнопке установки ну;| , а выход - к установочному входу регистра тарной нагрузки, выход регистра результата соединен с первым входом анализатора , вторым входом подключенного к выходу задатчика порога начальной :чагрузки , а выходом - к второму входу блока управлени ,выход которого соединен с управл юп1 ,им входом блока формировани  пилообразного напр жени , входы опорных напр жений которого подключены к диагонали гщтани  тензодатчиков, а выход его через четвертый резистор соединен с аналоговым входом преобразовател  напр жени  в частоту, который через первый регистр подключен к в.1ходу усилител  сигна .ла разбаланса осшзвного канала а через последовательно соединенн)1е второй и третий резистор1)1 соединен с выходом усилител  сигнала разбаланса дополнительного