SU789685A1 - Цифровое измерительное устройство дл тензометрических весов - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к весоизмерительной технике, в частности к цифровым измерительным устройствам тензометрических весов.

Известны цифровые измерительные тензовесы, содержащие силоизмерительные тензодатчики, след щий аналого-цифровой преобразователь с узлом сравнени , регистрирующий прибор , источник питани  и блок управлени  1.

Эти устройства не обеспечивают необходимую точность измерени .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  цифровое измерительное устройство дл  ензометрических весов, содержащее тензодатчики и аналого-цифровой компенсатор, подключенные к элементу сравнени  нуль-органа с операционным усилителем и разделительными конденсаторами, св занногос анализа тором выходных сигналов, узел управлени  и источник переменного напр жени  f 2.

В нуль-органе этого устройства происходит поочередный разр д конден саторов через транзисторны ключи на землю в течение полупериода несущей частоты. Поскольку врем  переход

ного процесса составл ет полупериод несущей частоты, существует промежуток времени, когда нуль-орган неправильно оценивает сигнал тензодатчи5 ков, что приводит к неудовлетворительной точности.

Цель изобретени  - повышение точности измерени .Поставленна  цель достигаетс  тем,

10 что в нуль-орган устройства введены два ключа, выполненные на полевых транзисторах,, причем полевые транзисторы подключены параллельно входам операционного усилител , которые

15 через разделительные конденсаторы соединены с выходом элемента сравнени , при этом затворы полевых транзисторов подключены к разным фазам источника переменного напр жени .

20 На фиг. 1 представлена схема устройства на фиг. 2 - графики, по сн ющие его работу.

Устройство содержит элемент 1 сравнени , к одному входу которого

25 подключен выход тензометрических датчиков 2, а ко второму - выход автокомпенсатора 3. Выход элемента 1 подключен через разделительные конденсаторы 4 и 5 ко входам операцион-30 ного усилител  6, параллельно которым Зюдсоединены ключи 7, 8 на полерых транзисторах, затворы которых подключены к разным фазам источника 9 питани . Выход операционного усилител  б подключен к анализатору 10 выходных сигналов, который управл ет работой автокомпенсатора 3. Узел 11 управлени  задает ритм работы устройства , синхронный с частотой источника 9 питани .

Устройство работает следующим образом .

Тензометрические датчики 2 преобразуют массу взвешиваемого объекта в напр жение несущей частоты U-p (фиг. 2, строк а 1), которое noct naет на вход элемента 1 сравнени . При подаче команды Пуск узел 11 управлени  вырабатывает импульсы с длительностью , равной четырем периодам несущей частоты и, (фиг. 2, строка 2) начало и конец которых совпадает с моментами перехода синусоиды несущей частоты через нулевые значени . Эти импульсы управл ют последовательностью и длительностью включени  ступеней автокомпенсатора 3, выполненных с весовыми коэффициентами 2-42-1 . .

Таким образом, на второй вход элемента 1 подаетс  ступенчатое напр жение , в каждой ступени которого содержитс  четыре периода синусоиды несущей частоты (. 2, строка 3).

В процессе работы в результате сравнени  напр жени  тензометрически датчиков .д. с напр жением каждой ступени автокомпенсатора 3 UKI дифференциальный элемент 1 сравнени  выдает ступенчатое результирующее напржение Up (фиг. 2, строка 4), фаза которого в отдельных ступен х совпадает с фазой того из сравниваемых напр жений , на выходе у которого абсолютное значение больше.

Параллельноо входам операционного усилител  6 подсоединены два ключа .на полевых транзисторах 7 и 8, на затворы которых подаютс  противофазные синусоидсшьные напр жени  соответственно .i (фиг. 2, строка 5) и щ.г (фиг. 2, строка 6), поступающее от источника 9 питани . Источник 9 питани  несущей частоты представл ет собой промышленную сеть частотой 50 Гц (т.е. все узлы устройства работают синхронно с частотой 50 Гц) что значительно упрощает схемную реализацию и работу.

Так как полевые транзисторы 7 и 8 закрываютс  отрицательным напр жением , когда оно превысит напр жение отсечки Ьи, тд ключи 7 и S закрываютс  и открываютс  поочередно на врем  Ц , причем в течение времени ьt они открыты оба. Промежуток времени t совпадает с моментом перехода синусоиды несущей частоты через ноль (фиг. 2, строки 5 и б). Величина промежутка времени At, в течение которого оба ключа 7 и 8 открыты, зависит от напр жени  отсечки ди транзистора (его типа) и амплитуд управл ющих напр жений и Uynfxa Оптимальное .значение промежутка jt выбираетс  . (0,5-1) 10 с дл  несущей частоты 50 Гц.

Вследствие такой поочередной работы ключей 7, 8 операционный усилиQ тель 6 приобретает фазочувствительные свойства, т.е. способность определить фазу результирующего напр жени  и pi, которое поступает на усилитель , б через разделительные конденсаторы 4 и 5.

В промежутки времени it входы операционного усилител  б закорочены на землю и на его выходе имеетс  положительное или отрицательное напр жение в зависимости от знака смещени 

0 нул  операционного усилител  б. На фиг. 1 (строка 7) в промежутки времени t на выходе усилител  б имеетс  положительное напр жение Uj.

Напр жение Uj принципиального значени  дл  работы устройства не име-. ёт, поскольку оценка результирунаде:го напр жени  Upi происходит в промежутки времени t, , при этом Dpi по ступает то на один, то на другой

0 вход операционного усилител  б в зависимости от того, какой из ключей открыт в течение t .

В зависимости от соотношений фаз 9 напр жений Upi , , Uvjnp.; на вы« ходе операционного усилител  б будет положительное или отрицательное напр жение. Таким образом, дл  одной фазы UpiHa выходе операционного усилител  б будет положительное напр жение в промежутке t, а дл  другой 0 отрицательное. Так в первой ступени UTA .-7 k.1 фаза результирующего напр жени  Upt (фиг.2, строка 4) совпадет с фазой , и Uvjnp.i а на выходе усилител  имеетс  отрицательное

5 напр жение Ug (фиг. 2, строка 7). В этом случае перва  ступень автокоменсатора остаетс  включенной и с включением второй ступени с сигналом УТЛ уже сравниваетс  суммарных

л сигнал + , Так как ит.д.и)г + HJtti , то результирующее напр жение Upn не совпадает с фазой . и на выходе операционного усилител  б в промежутки ц будет полодительное

. напр жение U (фиг. 2, строка 7). Эти выходные сигналы поступают на выход анализатора 10 выходных сигна:лов , где производитс  качественна  , и количественна  оценка выходных , сигналов операционного усилител  6..

0 Качественна  оценка производитс  методом стробировани  выходных сигналов усилител  б в промежутке t. ,а количественна  - счетом одноименных оценок в эти же промежутки времени,

5 т. е. если за врем  включени  одной

хзтутГени (8 полуволн) будет больше, чем, например, п ть отрицательных напр жений в промежутках t ,то анализатор оставл ет включенной ступень автокомпе сатора, а в противном случае отключает соответствунадую ступень. Таким образом, анализатор 10 повышает достоверность оценки результатов сравнени  сигналов r-t и UKJ , особенно в случае, когда Upi приближаетс  или сравнимо с уровнем шума и наводок в тракте нуль-органа,

Наличие разделительных конденсаторов 4 и 5 обусловливает переходной процесс в нуль-органе в моменты переключени  ступеней автокомпенсатора . Например, возможный перепад Upi соответствующих ситуаци х может Достигать значений от единиц вольт до единиц мкВг.т.е, составл ет 10. Очевидно, что такой переходНой процесс может длитьс  очень долго и возможны большие ошибки при измерении .

При работе устройства существуют промежутки времени At, которые совпадают с переходом через нуль синусоиды несущей частоты и моментом переключени  ступеней автокомпенсатора . Таким образом, в момент большого перепада Up ключи на палевых транзисторах открыты и конденсаторы 4 и 5 разр жаютс  на землю, благодар  чему устран етс  переходный процесс, т.е. принципиально оценка Upi. возможна каждый полупериод несущей частоты таккак подготовка (разр д емкостей) нуль-органа к оценке Upl .происходит ксшдый раз, когда синусоида несущей частоты проходит через ноль.

Емкости конденсаторов 4 и 5 и выходное сопротивление элемента 1, с учетом сопротивлени  открытых ключей 7, 8 убираютс  такими, чтобы переходной процесс закончилс  за врем  4t.

Точность измерени  по сравнению с известным возрастает за счет того, что оценку можно производить сразу же после переключени  ступени автокомпенсатора дл  самой неблагопри тной ситуации, т.е. практически переходного процесса нет, таккак он-перенесен в момент перехода через ноль синусоиды несущей частоты, и врем  переходного процесса составл ет At (0,5-) .

изобретени 

15

Цифровое измерительное устройст ,во дл  тензометрических весов, содержащее тензодатчики и аналого-цифровой компенсатор, подключенные к

элементу сравнени  нуль-органа с операционным усилителем и разделительными конденсаторами, св занного с анализатором выходных сигнетов,узел управлени  и источник переменного напр жени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности , в нуль-орган введены два ключа, выполненные на полевых транзисторах, причем полевые транзисторы подключены параллельно входам операционного усилител , которые через разделительные конденсаторы соединены с выходом сравнивающего элемента, при этом затворы полевых транзисторов подключены к разным фазам источника

переменного напр жени .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 608061, кл. G 01 G 23/36, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР 599166, кл. G 01 G 23/36.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Цифровое измерительное устройство для тензометрических весов, содержащее тензодатчики и аналого-цифровой компенсатор, подключенные к 2Q элементу сравнения нуль-органа с операционным усилителем и разделительными конденсаторами, связанного с анализатором выходных сигналов',узел управления и источник переменного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в нуль-орган введены два ключа, выполненные на полевых транзисторах, причем полевые транзисторы подключены параллельно входам операционного усилителя, которые через разделительные конденсаторы соединены с выходом сравнивающего элемента, при этом затворы полевых транзисторов подключены к разным фазам источника 35 переменного напряжения.