SU1742631A1 - Способ измерени массы груза - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : после нагруже- ни  весов производ т последовательные из- мерени  сигнала датчика веса через заданные интервалы времени, результаты запоминают, причем первое измерение производ т в момент достижени  измер емой величиной экстремального значени , а интервалы двух последующих измерений задают относительно момента первого измерени , массу груза определ ют путем вычислени , иопользу  результаты трех измерений, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к весоизмерительной технике и может быть использовано дл  взвешивани  грузов на кранах, судах и других подвижных объектах,

Характерной особенностью измерений массы в таких услови х  вл етс  наложение низкочастотной динамической помехи на измер емую величину, в св зи с чем мгновенное значение ее определ етс  выражением

Q(t) QQ + Qm sin Qt,(1)

где Qo - действительное значение массы груза, кг;

Qm - амплитудное значение динамической помехи, кг;

Q- кругова  частота изменени  помехи , с ;

t - момент измерени , с.

Известен способ измерени  массы груза в услови х помех, основанный на умень- шении вли ни  помех на результат измерени  путем фильтрации помех.

Извэ лный способ пб обеспечивав г необходимей точности измерени  при ограниченном времени измерени .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  способ измерени  массы, реализованный в весоизмерительном устройстве. В этом способе после нзгруженм  весов производ т последовательные измерени  сигнала датчика веса через заданные интервалы времени, результаты измерений -запоминают, а затем производ т вычисление массы груза.

Недостатком этого способа  вл етс  больша  длительность процесса измерени , равна целому числу периодов помехи, и св занные с этим большие потери измерительной информации.

Этот недостаток имеет особое значение , например, дл  крановых весов, пред- назначеннь ,4 дл  измерени  массы грузов в процессе их погрузки или перемещени  с места на место, а также дл  дозирующик

Ј

ГО

ы

CxmcjA

J

весов, служащих дл  отслеживани  непрерывно измен ющейс  массы материалов.

Цель изобретени  - уменьшение времени измерени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в предлагаемом способе производ т три измерени , причем первое измерение производ т в момент достижени  измер емой величиной экстремального значени , а интервалы двух последующих измерений задают относительно первого измерени .

На фиг. 1 приведен график изменени  измер емой величины Q во времени; на фиг. 2 - структурна  схема весоизмерительного устройства.

На фиг. 1 обозначено: - момент времени , соответствующий экстремальному значению измер емой величины; Ti,t2- интервалы двух последующих измерений, отсчитываемых от .0; ДО.1,2 - приращени  измер емой величины по отношению к экстремальному ее значению через интервалы времени т и Г2 соответственно.

Устройство (фиг. 2) состоит из силоизме- рительных датчиков 1, автокомпенсатора 2 след щего уравновешивани , триггера 3 знака, реверсивного счетчика 4 и специализированного вычислительного устройства (С В У 5).

Силоизмерительные датчики 1 преобразуют силу т жести взвешиваемого груза в электрический сигнал. Их выход подключен к входу автокомпенсатора 2, который в процессе уравновешивани  выходного сигнала датчиков одновременно производит его преобразование в пропорциональное количество импульсов. Автокомпенсатор 2 имеет два выхода, обозначенные знаками + и -. С этих выходов импульсы поступают на триггер 3 знака и реверсивный счетчик 4 в зависимости от направлени  изменени  измер емой величины: при ее увеличении с выхода, обозначенного знаком +, а при уменьшении - с выхода, обозначенного знаком -. Такими же знаками обозначены соответственно суммирующий и вычитающий входы счетчика 4, Индексом 1 обозначен единичный выход триггера 3, а индексом О - его нулевой выход.

Выходы реверсивного счетчика 4 подключены к входам специализированного вычислительного устройства 5.

В состав СВУ 5 вход т: первый многоразр дный ключ 6, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 7, второй многоразр дный ключ 8, микропроцессор (МП) 9, блок 10 индикации и блок 11 управлени .

Многоразр дные ключи 6 и 8 служат дл  передачи цифровой информации соответственно из реверсивного счетчика 4 в ОЗУ 7 и из ОЗУ 7 в микропроцессор 9 при подаче на

их управл ющие входы импульсов управлени . На ключ б такие импульсы поступают из блока 11 управлени , а на ключ 8 - из микропроцессора 9. Микропроцессор 9 предназначен дл  выполнени  арифметических

и логических операций под воздействием команд управлени  (программы), поступающих из блока 11 управлени .

Блок 11 управлени  содержит генератор 12 импульсов времени, делитель 13 частоты , логическую схему 14, формирователь 15 сигналов управлени  и программируемую логическую матрицу (ПЛМ) 16. Выход генератора 12 импульсов времени подключен к делителю 13 частоты. Делитель 13 частоты служит дл  формировани  импульсов с заданной длительностью периодов их по- вторет  . Выходы делител  13 частоты подключены к МП 9, формирователю 15 сигналов управлени  и ПЛМ 16.

Логическа  схема 14 служит дл  определени  момента достижени  измер емой величиной Q(t) Экстремального значени . В ее состав вход т две схемы И 17 и 18, схема ИЛИ 19 и Т-триггер 20. Первые входы схем

И 17 и 18 подключены к выходам триггера 3 знака, а вторые их входы - к выходам Т-триггера 20. Индексами 1 и О обозначены соответственно единичный и нулевой выходы этого триггера.

Выходы схем И 17 и 18 подключены к входам схемы ИЛИ 19, а выход схемы ИЛИ 19 - к входу формировател  15 импульсов управлени  и входу Т-триггера 20.

Способ измерени  массы груза осуществл етс  следующим образом.

Весы нагружают грузом, массу которого необходимо измерить. Под воздействием динамической помехи измер ема  величина , т.е. масса груза с наложенной на нее

динамической помехой, измен етс  так, как показано на фиг. 1.Эта зависимость описываетс  формулой (1)

Q (t) Qo +dm sin Qt. С помощью логической схемы 14 определ ют момент достижени  измер емой величиной своего экстремального значени , измер ют это значение, т.е. снимают показани  весов в момент to, преобразуют его в цифровую форму и записывают в оперативную пам ть специализированного вычислительного устройства 5.

В момент to величина Qt0 ра-на лг/2 или 90°, поэтому в этот момент

Q(to) Qo+Qm .(2)

Затем через интервалы времени, отсто щие от to соответственно на тг-i и t2.последовательно производ т еще два измерени  массы груза с наложенной на нее динамической помехой, в результате чего определ ют значени 

Q(ti) Q(t0+ Ti) Qo+Qmcos Qr-i; (3)

Q(t2) Q(t0+ T2) Qo+QmCOS QZ2 . (4)

Эти значени  также преобразуют в цифровую форму и записывают в оперативную пам ть специализированного вычислительного устройства 5. После этого с помощью специализированного вычислительного устройства 5 настроенного на автоматическое выполнение заданной программы вычисле- ний, определ ют действительное значение измер емой массы путем реализации программы вычислений, описываемых формулами

AQi Q(t0)-Q(to + Ti);(5)

Q(to)-Q(t0 + r2);

Г1.

Ъ

тг.

ri

(6) (7)

(8) (9)

Q -. V6(1 -ac) 4- Ув(Ь-ас) ; Т1о, Т2т

1-acJdj-a35

AQ2

(10)

1 - cosTIrT 1 - cos QTZ : (11) Qo Q(T)-QmCosQr.(12)

Формула (10) дл, круговой частоты Q

sin

sin

2 ЙГ2

a2

(14)

получена из уравнени 

24 Qn -Озт a(24Qr2-Q3T2), (13) которое получаетс  из соотношени 

,2 Qn

после разложени  функции sin QT- в р д Тейлора.

5

Ю 15 20

25

30

35

40

45

ел

55

Принцип действи  устройства, в котором реализован предлагаемый способ, состоит в следующем.

После нагружени  весов на выходе си- лоизмерительных датчиков 1 по вл етс  электрический сигнал, пропорциональный массе груза с наложенной на нее динамической помехой. Этот сигнал отслеживаетс  автокомпенсатором 2 и одновременно преобразуетс  в пропорциональное количество импульсов. На этапе возрастани  выходного сигнала датчиков 1 импульсы с выхода автокомпенсатора 2, обозначенного знаком +, поступают на первый вход триггера 3 знака, устанавлива  его в единичное состо ние , и на суммирующий вход реверсивного счетчика 4. В момент достижени  измер емой величиной экстремального значени  поступление импульсов на суммирующий вход счетчика 4 прекращаетс , а затем импульсы по вл ютс  на втором выходе автокомпенсатора 2, обозначенном знаком -. Первый же импульс, по вившийс  на этом выходе, переводит триггер 3 знака из единичного состо ни  в нулевое. Момент изменени  состо ни  триггера 3 знака и  вл етс  моментом времени t0. Он распознаетс  логической схемой 14 следующим образом .

В исходном состо нии Т-триггер 20 па- ходитс  в нулевом состо нии, С его нулевого выхода единичный потенциал поступает на первый вход схемы И 18, а с единичного выхода нулевой потенциал поступает на первый вход схемы И 17. На второй вход схемы И 17 поступает единичный потенциал с единичного выхода триггера 3 знака, а нз второй вход схемы И 18 поступает нулевой потенциал с нулевого выхода того же триггера , Таким образом на входах схем И 17 и 18 имеетс  комбинаци  нул  и единицы, поэтому на выходах этих схем нулевые потенциалы и, соответственно, на выходе схемы ИЛИ 19 также нулевой потенциал.

В момент изменени  состо ни  триггера 3 знака измен ютс  и потенциалы на вторых входах схем И 17 и 18: у схемы И 17 он оказываетс  нулевым, а у схемы И 18 - единичным. Таким образом, на обоих входах схемы И 18 обравуютс  потенциалы единичного уровн , поэтому и на выходе схемы И 18 по вл етс  единичный потенциал . Этот потенциал проходит через схему ИЛИ 19 и поступает на вход Т-триггера 20 и вход формировател  15. Под действием этого сигнала Т-триггер 20 переходит из нулевого состо ни  в единичное, тем самым измен   потенциалы на первых входах схем И 17 и 18 на противоположные. В результате этого на выходах обеих схем И 17 и 18, а также на выходе схемы ИЛИ 19 снова устанавливаютс  нулевые потенциалы.

Сформировавшийс  в результате рассмотренных переключений схем И 17, 18, ИЛИ 19 и Т-триггера 20 импульс единичного уровн  поступает в триггер первого разр да регистра сдвига, вход щего в состав формировател  15 сигналов управлени . В результате этого формируетс  первый сигнал управлени  многоразр дным ключом 6. Под действием этого сигнала ключ 6 открываетс  и запись из счетчика 4 передаетс  в отведенную дл  нее  чейку ОЗУ 7,

Под действием тактовых импульсов, поступающих из делител  13 частоты на второй вход формировател  15 сигналов управлени , единица, записанна  в триггер первого разр да, последовательно передаетс  из разр да в разр д, перемеща сь по формирователю 15 от входа к выходу. По истечении интервала времени длительностью с эта единица поступает в триггер некоторого к-го разр да, в результате чего формируетс  второй сигнал управлени  многоразр дным ключом 6 и запись из счетчика 4 передаетс  в отведенную дл  нее  чейку ОЗУ 7. Таким же образом по истечении интервала длительностью та формируетс  третий сигнал управлени  и в третий раз содержимое счетчика 4 передаетс  в ОЗУ 7.

Кажда  из записей счетчика 4, передаваемых в ОЗУ 7,  вл етс  цифровой формой измер емой величины в соответствующий момент времени. После поступлени  в ОЗУ 7 установленного числа измерений импульс управлени  поступает на вход ПЛМ 16 и происходит запуск заданной программы вычислений , описываемых формулами (5}-(12).

Если цель измерений состоит в определении неизменной массы груза, то после вычислени  действительного значени  массы груза дл  момента времени r Tiv T2 работа устройства прекращаетс .

Если же цель измерений состоит в отслеживании измен ющейс  массы материала в процессе дозировани , то после определени  массы дл  моментов времени т ПАТ2 работа устройства продолжаетс  в следующем пор дке.

Вычисленное по формуле значение амплитуды помехи Qm запоминаетс  в отведенной дл  нее  чейке пам ти ОЗУ 7.

Формирователь 15 продолжает формировать импульсы управлени  многоразр дным ключом 6 и ПЛМ 16 до поступлени  на его вход очередного управл ющего импульса , сформированного в момент перехода измер емой величиной очередного экстремального значени .

Под действием импульсов управлени , поступающих на вход ключа 6, производитс  измерение текущих значений измер емой величины с установленным периодом дискретности, т.е. определ етс  значение Q(r) дл  произвольного значени  т, отсчитываемого от to и расположенного в интервале от t0(l) до to(l+1), где i 0, 1,2.

Под действием импульсов управлени , поступающих в ПЛМ 16, производитс  определение действительного значени  массы дл  этих моментов времени по формуле (12).

В момент поступлени  на вход формировател  15 управл ющего импульса происходит повторение рассмотренного цикла работы устройства.

Таким образом, предлагаемый способ позвол ет осуществл ть как однократное измерение массы груза в услови х помех, так и отслеживание непрерывно измен ющейс  массы с некоторым интервалом дискретности . При этом врем , необходимое дл  однократного измерени , не превышает одной четверти периода изменени  динамической помехи.

Пример. Производ т измерение массы скрапа на крановых весах в процессе его транспортировки. Под действием динамической помехи показани  весов колебл тс , что затрудн ет определение действительного значени  измер емой массы.

Дл  определени  действительного значени  измер емой массы производ т три измерени : одно - в момент достижени  измер емой величиной своего экстремального значени , которое составл ет 16400 кг, два других через интервалы времени п 0,05 с и Т2 0,1 с, которые равны соответственно 16297 и 15998кг. Полученные результаты измерений передают в специализированное вычислительное устройство, которое автоматически последовательно вычисл ет

AQi 16400- 16297 103 ; Л 0,2 16400-15998 402;

а V 103/402 0,50618;

с 0,1/0,05 2 ; 2

00,5

б,238 ; 1 -0,50618 -23

103

2130;

Claims (1)

1. m 1 -cos 6,238 0,05 Q0 16400 -2130 -cos 6,238 -0,05 1430kr. Формула изобретени 

   Способ измерени  массы груза, заключающийс  втом, что после нагружени  производ т последовательные измерени  сигнала датчика веса через заданные интеро

   а ь

   t-c г, --

   валы времени, результаты измерений запоминают , а затем производ т вычисление массы груза, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  времени измерени  в

   услови х динамических помех, производ т три измерени , причем первое измерение производ т в момент достижени  измер емой величиной экстремального значени , а интервалы двух последующих измерений

   задают относительно момента первого измерени