SU1381340A1

SU1381340A1 - Multirange automatic scales

Info

Publication number: SU1381340A1
Application number: SU864121789A
Authority: SU
Inventors: Владимир Михайлович Трофимов; Валерий Леонидович Романов; Евгений Иванович Деньщиков; Николай Александрович Безрядин
Original assignee: Ленинградский Завод "Госметр" Ленинградского Производственного Объединения "Вибратор"
Priority date: 1986-09-24
Filing date: 1986-09-24
Publication date: 1988-03-15

Abstract

Изобретение относитс к весоизмерительной технике. Цель изобретени - повышение точности. На площадку 2 устанавли/2 г5вают образец 3, и чувствительный элемент 1, подвешенный на опорах 4 и 5, смеш,а- етс . С датчика 8 отклонений поступает напр жение, посто нна составл юша которого преобразовываетс усилителем 16 в компенсационный ток, установившеес значение последнего пропорционально измер емой массе. При сн тии нагрузки или уменьшении взвешиваемой массы до величины минимально допустимой дл измерени на данном пределе измерени пороговый элемент 25 вырабатывает сигнал «Меньше, открывающий вход вентил 27, пропускающего импульсы генератора 31 импульсов на вход вычитани счетчика 28, уменьшающие его содержимое и перевод щие систему уравновещивани и систему отсчета результата взвешивани на предел измерени с повышенной чувствительностью. 1 ил. 20 SS СО СХ) оо 4This invention relates to a weight measuring technique. The purpose of the invention is to improve accuracy. Sample 3 was mounted on pad 2/2, and sensor 1, suspended on supports 4 and 5, was mixed, ay. From the deviation sensor 8, a voltage is supplied, the constant component of which is converted by the amplifier 16 into a compensation current, the steady-state value of the latter is proportional to the measured mass. When the load is removed or the weighted weight is reduced to the minimum permissible for measuring at this limit, the threshold element 25 generates a "Less" signal opening the input of the valve 27, which transmits pulses of the pulse generator 31 to the subtraction input of the counter 28, reducing its content and converting the balancing system and a reference system of the weighing result to the measurement limit with increased sensitivity. 1 il. 20 SS CO CX) oo 4

Description

Изобретение относитс к весоизмерительной технике, в частности к весам дл 1змерени массы и моментов с автоматическим уравновешиванием нагрузки. I Цель изобретени - повышение точности .The invention relates to weighing technology, in particular to weights for measuring weight and moments with automatic load balancing. I The purpose of the invention is to improve accuracy.

На чертеже показана схема весов. j Весы содержат чувствительный элемент 1 с грузоприемной площадкой 2 дл взвешиваемого образца 3, закрепленного ла опорах 4 и 5, например, упругих лен- гах, заделанных в основание 6.The drawing shows a diagram of the scales. j The balance contains a sensing element 1 with a load-bearing platform 2 for the sample to be weighed 3 fixed to the supports 4 and 5, for example, elastic bands embedded in the base 6.

К чувствительному элементу 1 прикреп- дена подвижна часть 7 датчика 8 отклонений .To the sensing element 1 is attached a movable part 7 of the sensor 8 deviations.

Подвижна секционированна катушка 9 совместно с магнитной системой 10, токо- подводами 11 начала катушки 9 и токопод- водом 12 конца катушки 9 образует электромагнитный компенсатор 13.The movable sectioned coil 9 together with the magnetic system 10, the current supply 11 of the beginning of the coil 9 and the current lead 12 of the end of the coil 9 forms an electromagnetic compensator 13.

Катушка 9 жестко св зана с чувствительным элементом 1, электромагнитный компенсатор 13 через первые коммутационные ключи 14 переключател 15 пределов измерени св зан с выходом усилител 16, вход которого подключен к датчику 8 отклонений .The coil 9 is rigidly connected to the sensing element 1, the electromagnetic compensator 13 through the first switching keys 14 of the measurement limit switch 15 is connected to the output of the amplifier 16, whose input is connected to the deviation sensor 8.

Переключатель 15 пределов измерени содержит также вторые коммутационные ключи 17 измерительной цепи, сблокированные с первыми коммутационными ключами 14. Весы содержат аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 18, выход синхронизации которого св зан с входом управлени цифровою индикатора 19, дифференцирую- |Щий усилитель 20, формирующий сигналы коррекции цепи автоматического уравновешивани , инвертирующий усилитель 21, измерительно-калибровочную цепь 22, содер- жашую основной измерительный резистор RO 23 и параллельно ему подсоединенные через коммутационные ключи 17 измерительной цепи переменные резисторы R/,, 24, пороговый элемент 25, первый вентиль 26, второй вентиль 27, первый счетчик 28 (цикли- ческий),дещифратор 29, согласующее устройство 30, генератор 31 импульсов, второй счет- чик 32, содержащий логические ключи 33 младших разр дов, св занные с входами счетных импульсов счетчиков 34 младших разр дов, объединенных цепью переноса между собой и со счетчиком 35 старших разр дов .The measurement limit switch 15 also contains the second switching keys 17 of the measuring circuit interlocked with the first switching keys 14. The balance contains an analog-to-digital converter (ADC) 18, the synchronization output of which is connected to the control input of the digital indicator 19, the differentiating amplifier | forming the correction signals of the automatic balancing circuit, the inverting amplifier 21, the measuring and calibration circuit 22, containing the main measuring resistor RO 23 and connected in parallel with it switching keys 17 of the measuring circuit; variable resistors R / ,, 24, threshold element 25, first valve 26, second valve 27, first counter 28 (cyclic), decipheror 29, matching device 30, pulse generator 31, second counter 32 , containing the logical keys of the 33 lower bits, connected with the inputs of the counting pulses of the counters of the 34 lower bits, connected by a transfer chain between themselves and with the counter of the 35 higher bits.

Вход дифференцирующего усилител 20 св зан с выходом датчика 8 отклонений, а выход - с входом электромагнитного компенсатора 13, выход которого св зан с входом инвертирующего усилител 21, выход которого св зан с входом измерительно-калибровочной цепи 22, подключенной к вторым коммутационным ключам 17 измерительной цепи переключател 15 пределов измерени , выход измерительно-калибровочной цепи 22 св зан с выходом электромагнитного компенсатора 13.The input of the differentiating amplifier 20 is connected to the output of the sensor 8 deviations, and the output to the input of the electromagnetic compensator 13, the output of which is connected to the input of the inverting amplifier 21, the output of which is connected to the input of the measuring and calibration circuit 22 connected to the second switching keys 17 measuring the circuit of the measurement limit switch 15, the output of the measurement and calibration circuit 22 is connected to the output of the electromagnetic compensator 13.

Выход инвертирующего усилител 21 св зан также с входами АЦП 18 и порогового элемента 25. Выход «Больше порогового элемента 25 через первый вентиль 26 св зан с входом сложени первого счетчика 28, а выход «Меньше через второй вентиль 27 св зан с входом вычитани первого счетчика 28. Выход первого счетчика 28 через дешифратор 29 и согласующеее устройство 30 св зан с коммутационными ключа- ми 17 измерительной цепи переключател 15 пределов измерени .The output of the inverting amplifier 21 is also connected to the inputs of the ADC 18 and the threshold element 25. The output of "More than the threshold element 25 through the first valve 26 is connected to the input of the first counter 28, and the output" Less through the second valve 27 is connected to the subtract input of the first counter 28. The output of the first counter 28 through the decoder 29 and the matching device 30 is connected with the switching keys 17 of the measuring circuit of the switch 15 of the measurement limits.

Входы импульсов первого и второго вентилей 26 и 27 св заны с генератором 31 импульсов. Выход числоимпульсного кода АЦП 18 св зан с входами счетных импульсов логических ключей 33 второго счетчика 32.The pulse inputs of the first and second valves 26 and 27 are connected to a pulse generator 31. The output of the pulse code code of the ADC 18 is connected with the inputs of the counting pulses of the logical keys 33 of the second counter 32.

Входы управлени логических ключей 33 св заны с выходами дешифратора 29. Цифровые выходы счетчиков младших и стар- 0 ших разр дов 34 и 35 второго счетчика 32 св заны с цифровым индикатором 19.The control inputs of the logic keys 33 are connected to the outputs of the decoder 29. The digital outputs of the low and high counters 34 and 35 of the second counter 32 are connected to the digital indicator 19.

Инвертирующий усилитель 21 имеет на входе компенсационный ток 1ко, с выхода же его через измерительный резистор Ro 23 и с соответствующий корректирующий перемен- ньш резистор RK24 поступает разный и противоположный по знаку компенсационному току Ьо ток 1 ко , падение напр жени от протекани которого на резисторах 23 и 24 измерительно-калибровочной цепи 22 пред- Q ставл етс выходным сигналом Увых, который оцифровываетс АЦП 18.The inverting amplifier 21 has a compensation current 1co at the input, while from the output it through the measuring resistor Ro 23 and with the corresponding correction variable resistor RK24 receives a compensation current opposite to the sign, b o current 1 ko, the voltage drop from which it flows through the resistors 23 and 24 of the measurement and calibration circuit 22 is represented by the output signal UiV, which is digitized by the A / D converter 18.

Весы работают следующим образом.Scales work as follows.

В исходном состо нии при отсутствии нагрузки (исследуемого образца 3) а чашке 2 первый счетчик 28 находитс в состо нии 5 «О, при котором с датчика 8 отклонений на усилитель 16 и дифференцирующий усилитель 20 поступает напр жение, среднее значение которого стремитс к «О. В этом состо нии значение выходного тока компенсации IKO также стремитс к «О и среднее значение напр жени на выходе инвертиру0In the initial state, when there is no load (sample 3) and the plate 2, the first counter 28 is in a state of 5 "O, where the voltage from the sensor 8 deviations to the amplifier 16 and the differentiating amplifier 20 is the average value of which . In this state, the value of the output compensation current IKO also tends to "O and the average value of the output voltage is inverted".

ющёго усилител 21 оказываетс меньще порога чувствительности АЦП 18, тем более меньше порога срабатывани порогового элемента 25.The amplifier 21 is lower than the sensitivity threshold of the A / D converter 18, the lower the threshold value of the threshold element 25.

5 Первый и второй вентили 26 и 27 закрыты по управл ющим входам, и на входы первого счетчика 28 не поступают импульсы генератора 31 импульсов. Первый счетчик 28 находитс в исходном «О состо нии, при котором дешифратор 29 через согласу0 ющее устройство 30 обеспечивает подключение выхода усилител 16 к секции катушки 9 наиболее чувствительного диапазона с помощью соответствующих первых коммутационных ключей 14, сблокированные с ними вторые коммутационные ключи5 The first and second valves 26 and 27 are closed at the control inputs, and the pulses from the generator 31 of pulses do not arrive at the inputs of the first counter 28. The first counter 28 is in its initial state, in which the decoder 29, via matching device 30, connects the output of amplifier 16 to coil section 9 of the most sensitive range using the corresponding first switching keys 14, the second switching keys interlocked with them

5 17 подключают параллельно основному измерительному резистору 23 соответствующий переменный калибровочный резистор 24 измерительно-калибровочной цепи5 17 connect parallel to the main measuring resistor 23 the corresponding variable calibration resistor 24 of the measuring and calibration circuit

22. С помощью набора калибровочных резисторов 24 на этапе юстировочных работ весовым методом по эталонным гир м коэффициент передачи инвертирующего усилител 21 приводитс в соответствие с коэффициентом преобразовани компенсационного тока 1ко в силовое воздействие катушки 9 компенсатора 13, благодар чему нормируетс значение выходного сигнала Увых, поступающего на АЦП 18 и пороговый элемент 25 на любом из пределов измерени . Устойчивость чувствительной системы в состо нии равновеси обеспечиваетс за счет формировани тока коррекции Ьк дифференцирующим усилителем 20, обеспечивающим коррекцию системы по первой и второй производной перемещени подвижной части 7 в виде сигнала напр жени с датчиком 8 отклонений.22. With the help of a set of calibration resistors 24 at the stage of adjustment work, using the weighting method according to the reference weights, the transfer coefficient of the inverting amplifier 21 is adjusted to the conversion ratio of the compensation current Ico to the force action of the coil 9 of the compensator 13, thereby normalizing the output signal Uyvi A / D converter 18 and threshold element 25 are at any of the measurement limits. The stability of the sensing system in the state of equilibrium is ensured by the formation of the correction current Lc by the differentiating amplifier 20, which provides the system correction by the first and second derivative of the displacement of the movable part 7 in the form of a voltage signal with a sensor 8 deviations.

На грузоприемную площадку 2 устанавливают исследуемый образец 3, и чувствительный элемент 1, подвешенный на опорах 4 и 5, смещаетс на величину ЛЬ, при этом с датчика 8 отклонений поступает напр жение , посто нна составл юща которого преобразовываетс усилителем 16 в компенсационный ток IKO, установившеес значение которого пропорционально измер емой массе .The test sample 3 is placed on the load-receiving platform 2, and the sensitive element 1 suspended on supports 4 and 5 is displaced by the value ЛЛ, while the voltage coming from the deflection sensor 8 is applied, the constant component of which is converted by the compensation current IKO whose value is proportional to the measured mass.

При взвешиваемой массе, превышающей емкость шкалы АЦП 18 происходит срабатывание порогового элемента 25, с выхода «Больше которого поступает сигнал на первый вентиль 26, разрешающего прохождение импульсов генератора 31 на вход первого счетчика 28, перевод его в очередное большее на единицу состо ние. Переход первого счетчика 28 из нулевого исходного состо ни в очередное сопровождаетс формированием на выходе дешифратора 29 управл ющего сигнала логической «1 поступление которого на согласующее устройство 30 вызывает синхронное переключение соответствующих первых и вторых коммутационных ключей 14 и 17, которые подключают соответствующий калибровочный резистор 24 в измерительно-калибровочной цепи 22 и соответствующую секцию катушки 9 к усилителю 16, что увеличивает компенсационное усилие на катушке 9 компенсатора 13.When the weight being weighed is greater than the capacity of the ADC 18 scale, the threshold element 25 is triggered, the output of which exceeds the signal to the first valve 26, which allows the generator 31 to pass to the input of the first counter 28, transferring it to the next greater state. The transition of the first counter 28 from the zero initial state to the next state is accompanied by the formation of a control signal at the output of the decoder 29 of a logic signal, "the arrival of which to the matching device 30 causes the corresponding first and second switching keys 14 and 17 to switch simultaneously, which connect the corresponding calibration resistor 24 -gauge circuit 22 and the corresponding section of the coil 9 to the amplifier 16, which increases the compensation force on the coil 9 of the compensator 13.

При этом, если компенсационное усилие оказываетс в зоне, в которой сигнал, по- ступаюший на пороговый элемент 25 оказываетс меньше допустимого емкостью оцифровки шкалы АЦП 18, то с выхода «Больше порогового устройства 25 снимаетс сигнал на первый вентиль 26, который закрываетс и прекращаетс поступление последующих импульсов с генератора 31 импульсов через первый вентиль 26 на первый счетчик 28. Одновременно сигнал с выхода дешифратора 28 открывает соответствующий логический ключ 33, через который число- импульсные коды с АЦП 18 поступают наAt the same time, if the compensation force is in the zone in which the signal arriving at the threshold element 25 is less than the permissible capacity of digitizing the scale of the ADC 18, then the output of the “More Threshold Device 25” signal is removed to the first valve 26, which closes and stops subsequent pulses from the generator 31 pulses through the first valve 26 to the first counter 28. At the same time, the signal from the output of the decoder 28 opens the corresponding logical key 33, through which the number-pulse codes from the ADC 18 are received

00

соответствующий счетчик 34 младших разр дов второго счетчика 32, с Которого по цифровому выходу поступают на цифровой индикатор 19, на котором индицируетс the corresponding counter 34 lower bits of the second counter 32, from which the digital output enters the digital indicator 19, which is indicated

значение взвешиваемой массы с ценой делени , соответствующей данному пределу измерени . Если исследуемый образец 3 в процессе взвешивани уменьшил массу на величину , превышающую емкость шкалы анаQ лого-цифрового преобразовател 18, то пороговый элемент 25 сигналом с выхода «Меньше включает второй вентиль 27, через который импульсы с генератора 31 импульсов поступают на вход вычитани первого счетчика 28, перевод его в состо ниеthe value of the weight to be weighed with the price of division corresponding to the given measurement limit. If sample 3 in the process of weighing reduced the mass by an amount greater than the capacity of the analog-digital converter 18 scale, then the threshold element 25 with the output signal "Less turns on the second valve 27 through which the pulses from the pulse generator 31 are fed to the subtract input of the first counter 28 his transfer to the state

меньше на единицу, т.е. уменьшаетс содержимое первого счетчика 28 до тех пор, пока с выхода «Меньше порогового элемента 25 не сниметс разрешающий сигнал на второй вентиль 27. Это произойдет тогда, когда по сигналу дешифратора 29 согласующее устройство 30 включит соответствующие первые и вторые коммутационные ключи 14 и 17 переключател 15 пределов измерени , подключающие соответствующий калибровочный резистор 24 иless by one, i.e. the contents of the first counter 28 are reduced until the enabling signal to the second gate 27 is removed from the "Less than threshold element 25" output. This happens when the matching device 30 switches on the corresponding first and second switching keys 14 and 17 of the decoder 29 measurement limits connecting the appropriate calibration resistor 24 and

5 соответствующую секцию катушки 9, при включении которых компенсационное усилие на катушке 9 окажетс в зоне сигнала «Меньше допустимого емкостью оцифровки шкалы АЦП 18, при этом с выхода «Меньше порогового элемента снимаетс 5 the corresponding section of the coil 9, when turned on, the compensation force on the coil 9 will be in the zone of the signal "Less than the allowable digitizing capacity of the ADC 18 scale, while the output of" Less than the threshold element is removed

0 сигнал на второй вентиль 27, который закрываетс и прекращаетс подача импульсов с генератора 31 импульов на вход вычитани первого счетчика 28.0, the signal to the second valve 27, which closes and stops the supply of pulses from the generator 31 of pulses to the subtraction input of the first counter 28.

Одновременно через соответствующий логический ключ 33 числоимпульсный код сSimultaneously, through the corresponding logical key 33, the pulse code with

5 АЦП 18 поступает на соответствующий счетчик 34 младших разр дов, а затем на цифровой индикатор 19, индицирующий значение взвешиваемой массы в данный момент времени с ценой делени , соответствующей, авQ томатически включенному пределу измерени .5, the A / D converter 18 is fed to the corresponding counter 34 lower bits, and then to digital indicator 19, indicating the value of the weighed mass at a given point in time, with the division value corresponding to the automatic enabled measurement limit.

При сн тии нагрузки с чашки 2 или уменьшени взвешиваемой массы до величины, минимально допустимой дл измерени на данном пределе измерени , пороговый эле5 мент 25 вырабатывает сигнал «Меньше, открывающий вход второго вентил 27, пропускающего импульсы генератора 31 импульсов на вход вычитани первого счетчика 28, уменьшающих его содержимое и перевод щих систему уравновешивани иWhen unloading the cup 2 or reducing the weighed mass to the minimum acceptable for measuring at this measurement limit, the threshold element 25 generates a signal "Less, opening the input of the second valve 27, which transmits pulses from the generator 31 of the pulses to the subtract input of the first counter 28, reduce its contents and translate the balancing system and

0 систему отсчета результата взвешивани на предел измерени с повышенной чувствительностью .0 reference system of the weighing result to the measurement limit with increased sensitivity.

Claims

Invention Formula

e Multi-range automatic scales containing a sensing element with a deflection sensor connected to a series-connected amplifier and measurement limit switch, consisting

of the first switching keys and the second switching keys of the measuring circuit interlocked with them, an electromagnetic compensator connected through the first switching keys with an amplifier, an analog {o-digital converter and a digital indicator, characterized in that, in order to increase the measurement accuracy , they introduce differentiating and inverting siliconizers, measuring and calibrating lenb, threshold element, two valves, a deflector, a matching device, a pulse generator, the first counter and the second counter consisting of the high-order counter and the sequentially connected hbix logical keys of the lower-order bits V of the lower-order counters connected by the first transfer circuit between each other and the high-order counter, while the measuring and calibration circuit consists of the main measuring resistor and parallel to it connected variable resistors, the output of the deviation sensor is connected to the I output of the differentiating amplifier, the output of which is connected in series with the electromagnetic compensator and the inverter

0

with

0

a tamping amplifier whose output is connected to the inputs of the analog-to-digital converter, the measurement and calibration circuit and the threshold element, the output of which is more successively connected to the first valve and the input of the first counter, and the output of the smaller one to the first counter connected in series with the de-blocker, the matching device, the second switching keys of the measuring circuit of the measurement limit switch, the measuring and calibration circuit and the output of the electromagnetic compensator, while the outputs of the decoder are connected to the control inputs of the logical keys of the lower bits of the second counter, the inputs of the counting pulses of which are connected to the first output of the analog-digital converter, the second output of which is connected to the control input of the digital indicator, the digital inputs of which are connected to the outputs of the high and low bits, and the inputs of the pulses of the first and second valves are connected to the output of the pulse generator.