SU1670422A1 - Тензометрическое цифровое устройство - Google Patents

Abstract

Тензометрическое цифровое устройство относитс  к области весоизмерительной техники и может использоватьс  при взвешивании с высокой точностью. Устройство позвол ет повысить быстродействие за счет компенсации эффекта запаздывающей деформации. Повышение быстродействи  достигаетс  путем алгебраического суммировани  прогнозируемой величины запаздывающей деформации с текущим значением результата измерени . Прогнозируема  величина запаздывающей деформации формируетс  на выходе посто нного запоминающего устройства 13, реализующего функцию, приведенную в описании изобретени . Компенсаци  осуществл етс  только при устойчивом состо нии тензомоста, которое контролируетс  датчиками нагрузки 10 и разгрузки 11. Блок управлени  9 сигналами со своих выходов обеспечивает управление режимом компенсации и работой всего устройства. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Description

о

ё

ю ю

Г I

Г

Г

фие.1

Изобретение относитс  к весоизмерительной технике и может быть использовано в тензометрических весах при взвешивании с высокой точностью.

Цель изобретени  - повышение быстродействи  за счет компенсации эффекта запаздывающей деформации тензомоста.

На фиг. 1 представлена функциональна  схема тензометрического цифрового устройства; на фиг, 2 - блок управлени ; на фиг. 3 - диаграмма выходных сигналов блока 9 управлени .

Схема содержит тензомост 1, источник 2 питани , предварительный усилитель 3. врем -импульсный преобразователь 4, элемент И 5, генератор 6, линию 7 задержки, содержащей n-последовательно соединенных регистров, счетчик 8, блок 9 управлени , датчик 10 нагрузки, датчик 11 разгрузки, элемент ИЛИ 12, посто нное запоминающее устройство 13, узел 14 вычислени  разности кодов, блок 15 пам ти, сумматор 16.

Функциональна  схема блока 9 управлени  тензометрического цифрового устройства содержит двоичный счетчик 17, n-разр дный счетчик 18, триггеры 19 и 20. элементы НЕ 21, 22 и 23, элемент ИЛИ 24, элементы И 25 и 26 и линию 27 задержки, содержащую 2 к-последовательно соеди ненных инверторов.

Устройство работает следующим образом .

Тензомост 1 при подаче на него питающего напр жени  от источника 2 питани , формирует на своем выходе напр жение ивых, пропорциональное массе измер емого груза Миэ. Напр жение ивых. усиливаетс  а предварительном усилителе 3 и преобразуетс  врем  - импульсным преобразователем 4 в интервал времени At, пропорциональный Миэ, при подаче на управл ющий вход преобразовател  4 сигнала Si.

Совпадение на первом и втором входах элемента И 5 управл ющего сигнала 1 и интервала времени Д t разрешает поступление счетных импульсов генератора 6 по третьему входу элемента И 5 на вход счетчика 8. Счетчик 8 считает число поступаемых импульсов и формирует на выходе код МИэ., соответствующий числу сосчитанных им- пульсов.

Поскольку интервал Д t пропорционален UBWK и Миз-, то код Миз на выходе счетчика 8 пропорционален МИз.

Код ,, формируемый по окончании сигнала 5 на выходе счетчика 8, поступает на вход линии 7 задержки, первые входы

узла вычислени  разности кодов 14 и сумматора 16,

Нахождение тензомоста 1 в одном из устойчивых состо ний (нагруженном или

разгруженном) фиксируетс  датчиком 10 нагрузки и датчиком 11 разгрузки, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ 12. Сигнал S4 с выхода элемента ИЛИ 12, сигнализирующий об устойчивом состо нии

тензомоста 1, поступа  на дополнительный вход блока 9 управлени , разрешает выдачу блоком 9 управпени  сигналов Ss и Se.

Отсутствие сигнала Ss на управл ющем входе узла 14 вычислени  разности кодов

вызывает на его выходе код N0 0, который, поступа  на адресные входы посто нного запоминающего устройства 13, вызывает на информационных выходах посто нного запоминающего устройства 13 код N0 0. В

результате код МИэ с, выхода счетчика 8 поступает на вход блока 15 пам ти, в котором при подаче сигнала SG на управл ющий вход фиксируетс  результат измерени  массы груза Миз.

Код Ыиэ, поступаемый на вход линии 7

задержки формирует на выходе код МИз с задержкой на врем  г П Д ts, где п - чис- по регистр ;в в линии задержки 7; Ats врем  получени  очередного кода ЫИз

Задержка кода Мил на врем  г в линии 7

задержки обеспечиваетс  тем, что на все управл ющие входы п-последовательно соединенных регистров поступает управл ющий сигнал 2, который формирует блок 9

управлени  после окончани  сигнала Si (фиг. 3). При этом по сигналу 5г код с п-1 регистра переписываетс  в n-ый регистр.

Через врем  г, после прихода весов в устойчивое состо ние, блок 9 управлени 

выдает сигнал 5ь по которому на выходе узла 14 вычислени  разности кодов формируетс  код Д NI.

Д N| - Низ Nmfi-n).

где i - индекс текущего значени  результата

измерени ;

Миз(-л) - задержанное на врем  значение результата измерени  NM3Код , поступа  на адресные входы ПЗУ 13, формирует на его информационных

выходах код ДМпр. Преобразование Д Ninp F( Д NI) происходит путем табличного соответстви  определенных значений кодов ДМ| определенным значени м кодов ANinp.

Уменьшение времени измерени  на

арем  вли ни  запаздывающей деформации в предлагаемом устройстве достигаетс  за счет прогнозировани  окончательной величины этой деформации по величине ДМ|

на выходе узла 14 вычислени  разности кодов При этом прогнозирование должно удовлетвор ть уравнению

ЛМГр МтМиэ1 -Миэ F(ANi)

| - 00

Из-за непрерывно затухающего во времени характера эффекта запаздывающей деформации этот эффект с высокой точностью описываетс  экспоненциальной функцией e(t)l-0:t, где а - коэффициент, определ ющий тип тензомоста Определение на выходе узла 14 вычислени  разности кодов кода ЛNI  вл етс  определением на конечном интервале времени г значени  эффекта запаздывающей деформации Л г что позвол ет однозначно определить функцию преобразовани  F( Л N)

-|-( +O ,-at (т | -« )f( 1 -| 1

F(ANi) F(Ar )- Af /1 -I uf - Af/R.

где R 1 - I (n , a - const,

r const

В сумматоре 16 производитс  суммирование окончательного прогнозируемой величина запаздывающей деформации с кодом текущего значени  измер емой массы Ыиз Pt з льтэт cvtv мирова- ни  фиксируетс  блоком 15 пам ти при подаче на его управ.ш-ощии БАОД сигнала SR блока 9 управлени 

Коэффициент различен пои нагруже нии и разгрузке течзомоста 1 Поэюму этот коэффициент определ в ге  oi 1ЫТ1 ым путем дл  определенного типа тен омосгэ 1 при нагружении весов номинальной массой и последующей его разгрузкой

При разгрузке тензомоста I из-за эффекта запаздывающей деформации NM3i Nn3(i n) что приводит к подэче на адресные входы ПЗУ 13 обратного кода ANi, который вызывает формирование на информационных выходах посто нного запоминающего устройства 13 обратный код А М|Пр. При этом в сумматоре 16 происходит вычитание из кода Миз кода ЛМ|Пр что позвол ет скорректировать резулотат измере- ни  разгруженного тензомоста 1 на прогнозируемую величину запаздывающей деформации.

Число регистров в линии 7 задержки выбираетс  таким, чтобы величина задержки т обеспечивала значение AN, f- 0 при минимально необходимой (с точки срени  требуемой точности) величине Л Ninp Величина уменьшени  времени измерени  гв в

предлагаемом устройстве при этом определ етс  гв Тд - г

Блок 9 управлени  работает следующим образом

Двоичный счетчик 17 отсчитывает заданное число импульсов генератора 6 и формирует на своем выходе импульс, который измен ет на противоположное состо ние триггера 19 установленного в счетный режим Сигнал с пр мого выхода триггера 19  вп етс  сигналом 1 блока 9 управлени , а сигнал с инверсного выхода триггера 19. при совпадении на элементе И 25 с выходным импульсом двоичного счетчика 17,  вл етс  сигналом S2 блока 9 управлени . Объединение элементом ) ИЛИ 24 сигналов Si и S2 и дальнейшее инвертирование элементом НЕ 23 выходного сигнала элемента ИЛИ 24 позвол ет формировать сигнал S3 блока 9 управлени  дл  установки счетчика 8 в нулевое состо ние

Отсутствие сигнала SQ на дополнительном входе блока 9 управлени  удерживает посредством элемента НЕ 21 п-разр дный

счетчик 18 и триггер 20 в нулевом состо нии. При этом блокируетс  выдача сигналов Ss и SG блоком 9 управлени  С приходом сигнала S/, n-разр дный счетчик 18 через элемент НЕ 22 отсчитывает n-сигналов Si триггера

1Я затем сигналом со своего выхода уста- зьливает триггер 20 в единичное состо ние Одновременно n-разр дный счетчик 18 си-налом с выхода, который поступает на его вход V, запрещает дальнейший счет импульсов по своему входу С

Сигнал с пр мого выхода триггера 20 разрешает через элемент И 26 выдачу блоком 9 управлени  сигнала Ss, юторый ана- логлчен сигналу S2 Сигнал Se блока

управлени   вл етс  сигналом Ss задер- на врем  гз - S ги где - врем  срабатывани  одного элемента НЕ в линии 7 задержки

Задержка сигнала Ss относительно сигнала S n-разр дным счетчиком 18 необходима дл  формировани  на выходе линии 7 задержки кода МИэ{|-п), который соответствует установившемус  состо нию тензомоста 1

Введение в блок 9 управлени  линии 27

задержки определ етс  необходимостью разделени  во времени момента определени  NI в узле 14 вычислени  разности кодов и фиксацией прогнозируемого результата

измерени  в блоке 15 пам ти Врем  гз  вл етс  суммарным временем срабатывани  посто нного запоминающего устройства 13 и сумматора 16 и задаетс  числом к-пар элементов НЕ в линии 27 задержки

Таким образом, компенсаци  запаздывающей деформации в предлагаемом тензометрическом цифровом устройстве позвол ет повысить быстродействие при измерени х масс с высокой точностью за счет прогнозировани  величины запаздывающей деформации.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Тензометрическое цифровое устройство , содержащее последовательно соединенные тензомост, диагональ электропитани  которого соединена с выходом источника электропитани , предварительный усилитель и врем  - импульсный преобразователь , выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора и входом блока управлени , а выход - с входом счетчика, управл ющий вход которого соединен с первым выходом блока управле- ни , блок пам ти, отличающеес  тем. что, с целью повышени  быстродействи , за счет компенсации запаздывающей деформации тензомоста, в него введены элемент ИЛИ, сумматор, узел вычислени  разности кодов, посто нное запоминающее устройство , лини  задержки, датчики нагрузки и разгрузки, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с дополнительным входом блока уп- равлени , первые входы сумматора, узла вычислени  рзгюсти кодов и вход пинии задержки соединены с выходом сметчика, управл ющий вход линии задержки сосди нен с вторым выходом блока управлени . выход линии задержки соединен с вторым входом узла вычислени  разности колов, выход которого через посто ннее запоминающее устройство соединен с вторым

   дом сумматора, вход блока пам ти соединен с выходом сумматора, управл ющие входы узла вычислени  разности кодов и блока пам ти соединены соответственно с третьим и четвертым выходами блока управ- пени , п тый выход которого соединен с третьим входом элемента И и управл ющим входом врем -импульсного преобразовател .
2. 2. Устройство поп.1,отличающее- с   гем. что, блок управлени  содержит двоичный счетчик, аход которого соединен с входом блока управлени , выход - со счетным входом первого трип ера и первым входом первого элемента И, пр мой выход первого триггера соединен с первым входом элемента ИЛИ, через первый элемент НЕ со счетным входом n-разр дного счетчи- Kd, второй вход первого элемента И соединен с инверсным выходом первого триггера и его установочным входом, выход - с первым входом второго элемента И, вторым входом элемента ИЛИ, выход которого через второй элемент НЕ соединен с первым выходом блока управлени , второй выход которого - с выходом первого элемента И, дополнительный вход блока управлени  через третий элемент НЕ соединен с входами сброса п разр дного счетчика и второго григгйра установочный вход которого соединен с выходом и управл ющим входом п рзз дного счегчика, второй вход второго элемента И соединен с пр мым выходом второго триггера, а выход - с третьим выхо- лом блока управлени  и через линию задержки с четвертым выходом блока управлени , п тый выход которого соединен с пр мым выходом первого триггера.

   (pl/2.3