SU1534327A1 - Весы с автоматическим уравновешиванием - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к весоизмерительной технике и позвол ет повысить точность и скорость регулировани  весов с автоматическим уравновешиванием нагрузки за счет оптимизации процесса успокоени  колебаний чувствительного элемента весов во всем диапазоне взвешивани . Чувствительный элемент 1 под действием веса груза 3, установленного на чашку 2, смещает жестко с ним св занные катушку 8 электромагнитного компенсатора 7 и подвижную часть 11 датчика 12 разбаланса. Сигнал с датчика разбаланса после усилени  в дифференцирующем 13 и интегрирующем 14 усилител х формирует в аналоговом сумматоре 17 компенсационный ток по первой производной, который подаетс  в обмотку 9 электромагнитного компенсатора 7. Дополнительный ток, корректирующий колебани  системы по второй производной, формируетс  из тех же сигналов с помощью квадратора 18 и дополнительного дифференцирующего усилител  20. Квадратор 18 управл ет элементом 19 переменной проводимости, включенным в цепь отрицательной обратной св зи операционного усилител  21, который вместе с посто нным резистором 22, регулирующим резистором 23 и конденсатором 24 определ ет величину посто нной времени усилител  20. Переменна  составл юща  сигнала, выделенна  с помощью конденсатора 25, складываетс  в аналоговом сумматоре 17 с сигналами усилителей 13 и 14 и увеличивает скорость гашени  колебаний подвижной системы весов. 1 ил.

Description

обмотку 9 электромагнитного компенса- д Переменна  составл юща  сигнала,

тора 7. Дополнительный ток, корректирующий колебани  системы по второй производной, формируетс  из тех же сигналов с помощью квадратора 18 и дополнительного дифференцирующего усивыделенна  с помощью конденсатора складываетс  в аналоговом суммато 17 с сигналами усилителей 13 и 1 увеличивает скорость гашени  коле ний подвижной системы весов. 1 ил

Переменна  составл юща  сигнала,

выделенна  с помощью конденсатора 25, складываетс  в аналоговом сумматоре 17 с сигналами усилителей 13 и и увеличивает скорость гашени  колебаний подвижной системы весов. 1 ил.

Изобретение относитс  к весоизмерительной технике, в частности к весам дл  измерени  массы и моментов с автоматическим уравновешиванием нагрузки. Цель изобретени  - повышение точности взвешивани  и быстродействи . На чертеже представлена функциональна  схема весов с автоматическим уравновешиванием.

Весы содержат чувствительный элемент 1 с грузоподъемной чашкой 2 дл  взвешиваемого груза 3, закрепленный на опорах и 5, заделанных в основании 6, и с электромагнитным компенсатором 7, содержащим катушку 8 с обмоткой 9, жестко св занной с чувствительным- элементом 1. Дл  ограничени  перемещени  чувствительного элемента 1 под грузом 3 весы снабжены упором 10. К чувствительному элементу 1 прикреплена подвижна  часть 11 датчика 12 разбаланса.

Кроме того, схема включает дифференцирующий усилитель 13, интегрирующий усилитель 1, аналого-цифровой преобразователь 15, цифровой индикатор 16, аналоговый сумматор 17, квадратор 18, элемент управл емой проводимости 19 и дополнительный дифференцирующий усилитель 20, который содержи операционный усилитель 21, посто нный резистор 22, регулируемый резистор 23 врем задающий конденсатор 2 и разделительный конденсатор 25.

Квадратор служит дл  непинейного управлени  величиной проводимости в пределах от 0 до со и может быть реэ лизован на схемах аналогового умножени  на основе операционных усилителей с нелинейными элементами в цепи об

5

0

35

40

45

50

ратной св зи. Управл ема  проводимость 19 может быть реализована на основе полевого транзистора, затвор которого соединен с выходом квадратора 18, а электроды транзистора (сток и исток) подключены параллельно к посто нному резистору 22.

Аналоговый сумматор 17 может быть выполнен на основе резистивного сумматора токов, подключенного к инвертирующему входу операционного усилител ,-цепь обратной св зи которого с выхода на вход замкнута через резистор , определ ющий коэффициент его передачи и предназначен дл  суммировани  сигналов уравновешивани  и коррекции .

Дополнительный дифференцирующий усилитель 20 предназначен дл  формировани  сигнала второй производной перемещени  чувствительного элемента 1 и служит дл  коррекции измерительной системы по ускорению с автоматически оптимизируемой посто нной времени дифференцировани .

Весы работают следующим образом.

На чашку 2 накладывают измер емый груз 3 и чувствительный элемент 1, подвешенный на опорах k и 5 смещаетс  на величину до упора 10, при этом с датчика 12 разбаланса поступает выходной сигнал UBblx на интегрирующий усилитель И и дифференцирующий усилитель 13.

Аналоговый выходной сигнал U1 интегрирующего усилител  1 с посто нной времени интегратора начинает увеличиватьс . При этом получает приращение и сигнал с выхода аналогового сумматора 17, вызыва  нарастание по5153 027

сто нной составл ющей компенсационного тока 1Ко.

Одновременно с этим сигнал UBbl)( поступает на вход дифференцирующего усилител  13, посто нна  времени которого выбираетс  из услови  обеспечени  заданной скорости отработки входного возмущени  и необходимого запаса

ло устойчивости, что вызывает прираще-10 тельного дифференцирующего усилите- ние напр жени  Ua на выходе дифферен- Л  20 под индивидуальные параметры цирующего усилител  13, его знак и скорость нарастани  определ ют величи (собственную частоту) подвижной сис темы нагруженных конкретных весов.

ну тока первой производной 1КП, возвращающего совместно с IRoчувствитель-|5 печивает выделение переменной составл ющей U3 и подачу ее в аналоговый сумматор 17, исключа  при этом дрейф выходного напр жени  операционного усилител  21.

При переходном процессе в начале взвешивани  груза 3 на аналоговый сумматор 17 поступают на три входа его соответствующие напр жени , и выходной ток I., с выхода аналогового

ный элемент 1 к положению равновеси . При прохождении подвижной системы (чувствительного элемента 1 с чашкой 2 и грузом 3) исходного положени  равновеси  со скоростью, определ емой 20 инерционностью подвижной системы и величиной корректирующего силового воздействи , пропорционального , сигнал с датчика 12 разбаланса мен ет знак на противоположный и соответст- 25 венно мен етс  направление (, благодар  чему происходит гашение колебаний подвижной системы.

i

При большом различии масс ненагру- 30 женной и нагруженной подвижной системы в суммарный сигнал токовой компенсации системы автоматического уравновешивани  вводитс  дополнительный сигнал коррекции подвижной системы по второй производной (по ускорению), формируемый дополнительным дифференцирующим усилителем 20 из сигнала коррекции по первой производной и добавл ющий дополнительное гиловое воздействие , вызванное приращением напр жени  U3 и пропорциональное току Ikn , повышающее суммарную скорость гашени  собственных колебаний подвижной системы весов. Посто нна  времени дополнительного дифференцирующего усилител  20 определ етс  врем задающей цепью по формуле

сумматора 1„ 1

17 +1.

равен + 1,

-о п, Акпг что обеспечивает быстрое успокоение колебательного процесса подвижной системы.

После успокоени  колебательного процесса подвижной системы сигналы U, и , следовательно, и токи

0 и 1КП 0, при этом 1К 1

35

кп и сигнал U

кпг

И ТОК 1|

Ко

протекающий

40

, и iur iK(j

через обмотку 9 компенсатора 7, пропорциональны взвешиваемой массе, значение которой в числовой форме отображаетс  на цифровом индикаторе 16.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Весы с автоматическим уравновешиванием , содержащие чувствительный эле- 45 мент, снабженный электромагнитным компенсатором , выход обмотки которого св зан с общей шиной питани  и датчиком разбаланса, выход которого подключен к входам дифференцирующего и интегрирующего усилителей, аналого- цифровой преобразователь с цифровым индикатором, отличающиес  тем, что, с целью повышени  точности взвешивани  и быстродействи , в них введены аналоговый сумматор, квадратор , элемент управл емой проводимости в виде полевого транзистора и дополнительный дифференцирующий усилитель , причем выход интегрирующего уси- посто нна  времени усилител  20;

   - емкость врем задающего конденсатора 2k;

   - сопротивление посто нного резистора 22;

   R2Y , сопротивление регулируемого резистора 23; величина проводимости элемента управл емой проводимости 19.

   Величина сопротивлени  R2 регулируемого резистора 23 определ етс  при настройке врем задающей цепи дополнительного дифференцирующего усилите- Л  20 под индивидуальные параметры

   (собственную частоту) подвижной системы нагруженных конкретных весов.

   Разделительный конденсатор 25 обес20 25

   0

   сумматора 1„ 1

   17 +1.

   равен + 1,

   -о п, Акпг что обеспечивает быстрое успокоение колебательного процесса подвижной системы.

   После успокоени  колебательного процесса подвижной системы сигналы U, и , следовательно, и токи

   0 и 1КП 0, при этом 1К 1

   5

   кп и сигнал U

   кпг

   И ТОК 1|

   Ко

   протекающий

   0

   , и iur iK(j

   через обмотку 9 компенсатора 7, пропорциональны взвешиваемой массе, значение которой в числовой форме отображаетс  на цифровом индикаторе 16.

   Формула изобретени 

   30 0

   Весы с автоматическим уравновешиванием , содержащие чувствительный эле- 45 мент, снабженный электромагнитным компенсатором , выход обмотки которого св зан с общей шиной питани  и датчиком разбаланса, выход которого подключен к входам дифференцирующего и интегрирующего усилителей, аналого- цифровой преобразователь с цифровым индикатором, отличающиес  тем, что, с целью повышени  точности взвешивани  и быстродействи , в них введены аналоговый сумматор, квадратор , элемент управл емой проводимости в виде полевого транзистора и дополнительный дифференцирующий усилитель , причем выход интегрирующего уси5

   лител  св зан с первым входом аналогового сумматора и через квадратор - с затвором полевого транзистора, а его дополнительный выход подключен к входу а.налого-цифрового преобразовател , выход дифференцирующего усилител  св зан с вторым входом аналогового сумматора и входом дополнительного дифференцирующего усилител ,

   выход которого св зан с третьим входом аналогового сумматора, св занного с входом обмотки чувствительного элемента , при этом сток и исток полевого транзистора подключены параллельно посто нному резистору, включенному в цепь отрицательной обратной св зи дополнительного дифференцирующего усилител .