SU1276914A1 - Цифровое весоизмерительное устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и позвол ет повысить .быстродействие устройства, которое содержит компенсационную катушку 10, датчик перемещени  2, интегрирующий широтно-импульсный регул тор 5 тока компенсационной катушки 10, ключ 6 со стабилизатором 7 эталонного тока, накопительные счетчики 8, блок 9 индикации , узел 4 коррекции с разв зывающим усилителем 11. Дл  повышени  быстродействи  в цифровую систему введены балансный модул тор 12, источник 15 опорного напр жени , узел 16 формировани  сигнала коьшенсации помех, фазосдвигающую цепочку 22, узел 16 формировани  сигнала компенс :сации помех содержит последовательно включенные разделительную цепь 18, (Л фильтр 21 нижних частот, широкополос

Description

,7 X го,™гггг1 ,1 i г-сЬ

ГйГГ L±j rtW J

ный регулируемый усилитель 20 низкой частоты. Введение новых элементов и образование новых св зей между элемент мн устройства нозвол ет при любых амнлитудах и фазах помех в начале и в конце цикла измерени  ноддерживать посто нство среднего значени  проинтегрированной величины сигнала, благодар  чему числовое значение в счетчиках 8 оказываетс  независимым, от измерений, что сокрап1;ает врем  измерени , 1 з.п, ф-лы, 1 ил.

f

Изобретение относитс  к весоизмерительной технике, в частности к весам с электромагнитной системой уравновешивани .

Цель изобретени  - повышение быстродействи .

На чертеже показана структурна  схема цифрового весоизмерительного устройства.

Устройство содержит чувствительный элемент 1 (груэоприемное устройство ) с датчиком 2 некомпенсации (датчик перемещени ), резистор 3, узел 4 коррекции, интегрирую1Г1Ий широтно-импульсный регул тор 5, ключ 6, стабилизатор 7 эталонного тока, накопительные счетчики 8, блок 9 индикации , компенсационную катушку 10, разв зывающий усилитель 1I, балансный модул тор 12, вьтолненный на one рационном усилителе 13, резистор 14 в составе источника 15 опорного напр жени , узел 16 формировани  сигнала компенсации помех, состо пщй из конденсатора 17 разделительной цепоч ки 18, имеющей резистор 19, регулируемого широкополосного усилител  20 низкой частоты и фильтра 21. нижних частот, и фазосдвигающую цепочку 22.

Входы узла 4 коррекции, фазосдвигающей цепочки 22 и узла 16 формировани  сигнала компенсации помех подключены к выходу датчика 2 некомпенсации ,

К входам разв зывающего усилител  11 подключены выходы узла 4 коррекции , регул тора 5 и стабилизатора 7 (через ключ 6) и один конец компенсационной катушки 10, соединешчый через резистор 3 с общей шиной питани  Другой конец катушки 10 сое,15инен с выходом разв зывающего усилител  11,

Источник 15 опорного напр жени  ; подключен к первому входу ба-пансного

модул тора 12, второй вход которого соединен с выходом узла 16, а выход - с входом стабилизатора 7 эталонного тока,

. Вход регул тора 5 соединен с выходом фазосдвигающей цепочки 22, а выход подключен к входу ключа 6 и входам накопительных счетчиков 8, выходы которых соединены с блоком 9 индикации .

Узел 16 образован из последовательно соединенных разделительной цепочки 18, фильтра 21 нижних частот и усилител  20,

Балансный модул тор 12 предназначен дл  компенсации вли ни  помех на формирование среднего значени  уровновешивающего тока в катушке 10, он осуществл ет модул цию опорного напр жени  сигналом помехи: при положительном приращении длительности импульса регул тора 5 получают пропорциональное отрицательноб; приращение тока стабилизатора 7,

Узел 16 осуществл ет вьщеление переменной составл ющей помехи из входного сигнала с помощью конденсатора 17, при этом посто нна  времени цепи 18 выбираетс  пор дка.одной секунды и более.

Назначением фильтра 2I  вл етс  ослабление амплитуды переменных составл ющих , наход щихс  за границей полосы пропускани  системы автоматического уравновешивани  (обычно 20-30 Гц).

Фазосдвигающа  цепочка 22 служит дл  согласовани  фазовых сдвигов.

Устройство работает следующим образом ,

В установившемс  режиме чувствительный элемент 1 (грузопрнемное устройство) уравновешиваетс  электромагнитной силой, создаваемой током JK компенсационной катушки 10.

При изменении груза перемещаетс  чувствительный элемент 1 и сигнал с датчика 2 с помощью регул тора 5 измен ет длительность замьжани  ключа 6.

В результате изменени  среднего тока компенсационной катушки 10 грузоприемное устройство возвращаетс  в исходное уравновешенное положение.

Сигнал регул тора 5 поступает также на накопительные счетчики 8, выпо н ющие функцию цифрового интегрировани .

Заданную .точность измерени  обеспечивают стабилизатор 7 эталонного тока и источник 15 опорного напр жени .

Устойчивость системы регулировани  обеспечивает узел 4, ввод щий сигналы первой и второй производных от сигнала, поступающего с датчика 2 некомпенсации.

На второй вход балансного модул тора 12 поступает сигнал переменной составл ющей, пропорционапьный по величине сигналу помех, действующему на входе регул тора 5. При этом вьщеление переменной составл ющей помех осуществл етс  с помощью разделительной цепи 18, а вход широкополосного регулируемого усилител  20 низкой частоты защищен от воздействи  перегрузок на верхних частотах переменной составл ющей помех фильтром 21 нижних частот.

Воздействие вибраций на чувствительный элемент весов эквивалентно по влению переменной составл ющей в ускорении свободного падени , например синусоидальной, а следовательно, по влению кажущегос  изменени  мгновенного значени  измер емой массы. При этом с датчика 2 на вход щиротно-импульсного регул тора 5 поступает промодулированное частотами вибраций напр жение, измен ющее моменты закрывани  ключа 6. Это же напр же ние поступает на вход узла 16 формировани  сигнала компенсации помех, частотные свойства которого выбираютс  такими, чтобы обеспечить минимальное запаздывание переменных составл клцих помехи в тракте компенсации о выхода датчика 2 до второго входа ключа 6.

Регулировкой коэффициента усршени в канале вьщелени  переменной составл ющей достигаетс  требуемьм уровен модул ции опорного напр жени  синфачной составл ющей помехи.

Узел 16 формировани  сигнала компенсации помех выдел ет и усиливает переменную составл ющую помех дл  того , чтобы интегрирование выходного сигнала щиротно-импульсного регул тора 5 как в цифровой (накопительные счетчики), так и в аналоговый (разв зывающий усилитель 11), совпадало, т.е. приращение длительности широтноимпульсного сигнала под воздействием помех сопровождалось пропорционалылг уменьшением среднего за период широтно-импульсного значени  выходного тока стабилизатора 7 эталонного тока

При этом интегрирование (усреднение ) полезного сигнала в накопительных счетчиках В не зависит от амплитуды и фазы сигналов помех, благодар  чему снижаетс  до минимума количество циклов усреднени  (врем  накоплени ) и при полном совпадении значений интегралов, полученных в цифровой и аналоговой формах, достаточно одного первого цикла измерени  установившегос  значени  с последуюmjiM совпадением всех остальных результатов с разбросом не более одной единицы на миллион.

Применение в цифровой системе балансного модул тора, источника опорного напр жени , схемы формировани  сигнала компенсации помех, фазосдвигающего звена и соответствующих электрических св зей позвол ет при любых амплитудах и фазах помех в начале и в конце цикла измерени  поддерживать посто нство среднего значени  проинтегрированной величины сигнала, благодар  чему числовое значение в накопительных счетчиках оказываетс  независимым от измерени  к измерению, что сокращает врем  измерени  до 23 с при времени цифрового интегрировани  1 с.

Claims (2)

1. Цифровое весоизмерительное устройство , содержащее чувствительный элемент с датчиком некомпенсации, подключенным через узел корреюхии к первому входу разв зывающего усилител , к второму входу которого годключены через ключ выходы широтноимпульсного регул тора и стабШ1;из агора эталонного тока, к третьему входуодин конец компенсационной катушки силового уравновешивани  чувствительного элемента, соединенный через резистор с общей шиной питани , а к выходу - другой конец компенсационной катушки, и блок индикации, подключенный к выходу накопительных счетчиков, входами подключенных к выходу пгаротно-импульсного регул тора , отличающеес  тем, что, с целью повьппени  быстродейстВИЯ , в него введены узел формировани  сигнала компенсации помех, вход которого подключен к выходу датчика, некомпенсации, источник опорного напр жени  и балансный модул тор, первый вход которого соединен с выходом источника опорного напр жени , второй вход - с выходом узла формирова1ш  сигнала компенсации помех, а балансного модул тора подключен к входу стабилизатора эталонного тока, и введена фазосдвигающа  цепочка , вход которой подключен к выходу датчика некомпенсации, а выход - к входу широтно-импульсного регул тора.

2. Устройство по п.1, отличающеес  тем, что узел фор .мировани  сигнала компенсации помех выполнен в виде посшедовательно соединенных разделительной цепочки, фильтра нижних частот и.широкополосного регулируемого усилител  низкой частоты.