Claims (2)
Изобретение относитс к весоизмери тельной технике. Известны тензометрические весоизме рительные устройства, содержазцие сило измерительные тензодатчики, аналогоцифровой компенсатор, нуль-орган и ис точник питани l3. Такие устройства re обеспечивают требуемой точности измерени из-за вли ни реактивных злементов при сравнении сигнала тензодатчиков и сигнала компенсации . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс цифровое тензометрическое устройство дл многоканального измерени веса объектов , содержащее комплекты тензодатчиков по числу каналов измерени , под ключенные каждый к своему нуль-органу состо щему из дифференциального сравнивающего элемента и фазочувствитель- ного усилител , выходы которых через схему И-ИЛИ, св занную со Схемой управлени , подключены к аналого-цифровому автокомпенсатору; индивидуальные источники питани промьпопенной частоты , подключенные к комплектам тензодатчиков и аналого-цифровому автокомпенсатору , и узлы индикации 23. Недостатком известного устройства вл етс неудовлетворительна точность измерени . Это обусловлено тем, что сравниваемые сигналы - сигнал от тензодатчиков и сигнал от автокомпенсатора - имеют фазовый сдвиг, завис щий от разницы реактивных сопротивлений трактов прохождени этих сигналов. К тому же, источником несущей частоты вл етс промышленна сеть, синусоидальное напр жение которой, как правило , содержит нелинейные искажени , определ емые, в основном, наличием третьей и п той гармоник, которые, в свою очередь, имеют фазовые сдвиги, а поэтому полностью не компенсируютс . Цель изобретени - повьппение точности измерени . Поставленна цель достигаетс тем, 1то в ка;кдый нуль-орган введены узал выравнивани фаз с{)авниваемых сигнаhoB , подключенный к дополнительным входам дифференциального сравнивающего элемента, и активный режекторный , фильтр третьей и п той гармоник несущей частоты источников питани , включенный между дифференциальным , сравнивающим элементом и фазочувствительшлм усилителем, причем входы компенсации всех нуль-органов объединены и соединены с аналого-цифровым автокомпенсатором , выход которого соединен с одними входами дополнительно введенных в устройство схем И, другие входы которых соединены с выхода1 ;и схемы управлени , а выходы св заны с соответствующими узлами кар,ккац,ии На фиг. 1 показана блок-схема пред лагаемого устройства; на фиг. 2 - вариант выполнени нуль-органа; на фиг. 3 - амплитудно-частотна характеристика активного режекторного фнль tpa третьей и п той гармоник, Устройство (фиг. 1) содержит комплекты тензодатчиков , которые подключены к первым входам дифференциаль ных сравнивающих элементов 2, к допол нительным входам которых подсоединены узлы 3 выравнивани фаз. Выходы диффе ренциально-сравнивающих элементов 2 соединены со входами активных режекторных фильтров 4 третьей и п той гар моник , выходы KOTopbtx подключены к фазочувствительным усилител м 5. Источники б переменного напр жени соединены с комплектами тензодатчикрв 1, осуществл питание тензодатчиков напр жением несущей частоты и подава опорное напр жение несущей частоты на фазочувст ительные усилители 5, выхоftia которых через схему 7 подклю чены It аналого-цифровому автокомпен гатору 8, который ввдает-напр жение компенсации на вторые входы дифференциальных сравнивающих элементов 2. Выходна информаци аналого-цифрового а)втоКомпёнсатора 8 поступает через ,cxeмy И 9 на.узлы 10 индикации. Схема i1 управлени соединена со входами схемы И-ШШ 7 и со входами схем И 9 осуществл управление ими дл пооче1редного измерени массы объектов конт рол .. В варианте выполнени нуль-органа (фиг.. 2) сравниваемые сигналы подаютс на основные входы 12 дифференциаль ного сравнивающего элемента 2, вьшолненного на базе операционного усилител , к дополнительным входам 13 которого подсоединен узел 3 выравнивани фаз, вьтолненный на конденсаторе 14 и резисторе 15. Выход дифференциального сравнивакмцего элемента 2 соединен со входом активного режекторного фильтра 4, выполненного на резисторах 16, конденсаторах 17 и усилителе 18. Выход фильтра 4 через разделительные конденсаторы 19 и 20 подключен к фазочувствительному усилителю 5, входы которого щунтированы ключами 21 и 22. На выходе усилител 5 Подключен диод 23. Устройство работает следующим образом . Каждый комплект тензодатчиков 1 преобразует усилие, вызванное массой измер емого объекта, в электрический сигнал переменного синусоидального напр жени с амплитудой, пропорциональной этой массе. Выходные сигналы комплектов тензодатчиков 1 поступают на входы дифференциальных сравнивающих элементов 2 соответствующих нульорганов . На вторые входы (выходы компенсации ) дифференциальных сравнивающих элементов 2 всех нуль-органов подает напр жение компенсации с аналого-цифрового автокомпенсатора 8. Воздейству на резистор 15 узла 3 можно сигнал сравнени с опережающей фазой (сигнал теизодатчиков либо напр жение компенсации) привести к фазе второго сигнала. 7аким образом, если сравнива&лых сигналов (сигнал тензодатчиков и напр жение компенсации ) совпадают , то при равенстве амплитуд этих сигналов Ita выходе дифференциального сравнивающего элемента 2 выходаое на1ч жение отсутствует, а следовательно, должен отсутствовать сигнал и на выходе фазочувствительного усилител 5. Однако из-за того, что сравниваемые сигналы образованы из напр жени синусоидальной формы с некоторь1ми нелинейными искажени ми, то на выходе элемента 2 возникает напр жение иескомпенсированных выспшх гармоник (в основном третьей и п той), так как их фазы выравнить практически невозможно. Наличие этого напр жени на входе фаэочувствительного усилител 5 в общем случае ие позвол ет реализовать максимальную чувствительность нуль-органа , что сказываетс на точности измерений . Поэтому выходное напр жение дифференциального сравнивающего элемента 2 поступает на вход активного режекторного фильтра 4 третьей и п то гармоник, который позвол ет третью н п тую гармоники, и на вход фазочувствительного усилител 5 поступает прак тически чистый сигнал несущей частоты соответствующий результату сравнивани сигнала тензодатчиков и напр жени ко пенсации. Когда напр жение компенсации больше сигнала тензодатчиков фазочувствительный усилитель 5 выдает сигнал перекомпенсации на схему И-ИЛИ 7. Выходы фазочувствительных усилителей 5 соединены с соответствующими чейками схемы И-ШШ 7 .и в зависимости от того, на какую чейку подаёт с импульс рг зрешени схемы управлени И, на аналого-цифровой автокомпенСатор 8 проход т сигналы перекомпенса1ЩИ фазочувствительного усилител 5 соответствующего этой чейке объекта измерени . Напр жение компенсации, выдаваемое на нуль-органы аналого-цифровым автокомпенсатором 8, измен етс в процессе измерени одного объекта ступенчат в определенном коде, и в зависимости от выходных сигналов перекомпенсации соответствующего фазочувствительного усилител 5 в конце измерени остаютс включенными те ступени, суммарное напр жение которых равно величине сиг нала тензодатчиков данного объекта из мерени . Выходна информаци о включенных ступен х аналого-ци4ч ового автокомпен сатора 8, отображающа результат измерени , поступает в узел 10 индикации , соответствующий объекту измерени через схему И 9, на соответствующую чейку которой также поступает импуль разрещени 11 схемы управлени . Затем импульс разрещени схемы П управлени поступает на следующие чейки схем И-ИЛИ 7 и И 9,.и происходит измерение следующего объекта. Таким образом,) благодар -включению узла 3 выравнивани фаз и активного режекторного фильтра 4 третьей и п той гармоник удаетс повысить точност измерений и реализовать функцию много точечности измерений. . Нуль-орган (фиг. 2) работает следу ющим образом. На основные входы 12 дифференциаль ного сравнивающего элемента 2 подают с сравниваемые сигналы (сигнал тен зодатчиков и напр жение компенсации) и при помощи переменного резистора 15 по минимальным показани м результатов измерени добиваютс совпадени фаз сравниваемых сигналов. В процессе одного цикла измерени нуль-орган производит оценку результата сравнени сигнала, тенэодатчиков по всем ступен м измерени напр жени компенсации. Результирующий сигнал сравнени сигнала тензодатчнков и напр жени компенсации поступает с выхода элемента 2 на вход активного режекторного фильтра 4, который очищает результирующий сигнал от третьей и гармоник, что по сн етс амплитудно-частотной характеристикой (фиг. 3) С выхода шьтра 4 результирузощий сигнал поступает на вход фазбчувствительного усилител 5. Если напр жение компенсации какой-либо ступени меньще сигнала тензодатчиков, то на выходе фильтра 4 результирующий сигнал совпадает с фазой сравниваемых сигналов. Этот сигнал через разделительные конденсаторы 19 н 20 поступает на входа усилител 5. Ключи 21 и 22, управл емые опорным напр жением несущей частоты, работают , таким образом, что на врем положительной полуволны результирующего сигнала, совпадающего по фазе со сравниваемыми сигналами, ключ 2 разомкнут, а ключ 22замкнут, на врем же отрицательной полуволны, наоборот, ключ 21 замкнут, а ключ 22 разомкнут. Таким образом, на неинвертирующий вход (+) усилител 5 поступают положительные полуволны реэультирук цего сигнала, а на инвартируюао1й вход (-) - отрицательные полуволны . В результате на выходе усилител 5 по вл етс напр жение положительной пол рности, которое через диод 23 не проходит, т. е. нуль-орган сигнала не выдает. Если же напр жение компенсации какой-либо ступени больше сигнала тензодатчиков , то на выходе фильтра 4 результирующий сигнал не совпадает с фазой сравниваемых сигналов и, следовательно , на неинвертирующий вход (+) усилител 5 поступают отрицательные полуволны, а на инвертируниций вход (-) положительные полуволны. В результате на выходе нуль-органа по вл етс снгнал перекомпенсации отрицательной пол рности . Измен пол рность включени диода 23и фазу опорного напр жени ключей t н 22 можно при необходимости получать сигналы перекомпенсации положительной пол рности. Экономическа эффективность исполь зовани предлагаемого устройства за ключаетс в повышении точности измерени веса объектов. Формула изобретени Цифровое тензометрическое устройство дл многоканального измерени ве са объектов, содержащее комплекты теи зодатчиков по числу каналов измерени подключенные каждый к своему нуль-органу , состо щему из дифференциального сравнивающего элемента и фазочувствительного усилител , выходы которых через схему И-ИЛИ, св занную с .схемой управлени , подключены к аналогоцифровому автокомпенсатору; индивидуальные источники питаний промышленной частоты, подключенные к комплектам тензодатчиков и аналого-цифровому автокомпенсатору , и узлы индикации, отличающеес тем, что, с целью повышени точности, в каждый нуль-орган введены узел выравнивани фаз сравниваемых сигналов, подключенный к дополнительным входам дифференциального сравнивающего элемента, и активный режекторный фильтр третьей и п той гармоник несущей частоты источников питани , включенный между дифференциальным сравнивакнцим элементом и фазочувствительным усилителем, причем входы компенсации всех нуль-органов объединены и соединены с аналогоцифровым автокомпенсатором, выход которого соединен с одними входами дополнительно введенных в устройство схем И, другие входы которых соединены с выходами схемы управлени , а выходы св заны с соответствующими узлами индикации . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе I. Авторское свидетельство СССР 684326, кл. fi 01 G 23/26, 1977. This invention relates to weighing technology. Strain gauge weighing devices are known, as well as strong load cells, analog-digital compensator, null organ and power supply l3. Such re devices provide the required measurement accuracy due to the influence of reactive elements when comparing the strain gauge signal and the compensation signal. The closest to the proposed technical entity is a digital strain gauge device for multichannel measuring the weight of objects, containing sets of strain gauges according to the number of measurement channels, each connected to its own zero-body consisting of a differential comparing element and a phase-sensitive amplifier, whose outputs through the circuit The AND-OR associated with the Control Circuit is connected to an analog-digital auto-compensator; individual power sources of industrial frequency, connected to strain gauge sets and analog-digital auto-compensator, and display units 23. A disadvantage of the known device is inadequate measurement accuracy. This is due to the fact that the compared signals — the signal from the strain gauges and the signal from the auto-compensator — have a phase shift depending on the difference in the reactances of the paths of the passage of these signals. In addition, the source of the carrier frequency is an industrial network, the sinusoidal voltage of which, as a rule, contains nonlinear distortions, determined mainly by the presence of the third and fifth harmonics, which, in turn, have phase shifts, and therefore completely not compensated. The purpose of the invention is to increase measurement accuracy. This goal is achieved by 1 in each; each zero body is entered by a phase alignment node with {) automatic signals connected to the additional inputs of the differential comparing element, and active notch, the third and fifth harmonics of the carrier frequency of the power sources connected between the differential, comparing element and phase-sensitive amplifier, and the compensation inputs of all null organs are combined and connected to the analog-digital autocompensator, the output of which is connected to one of the additional inputs introduced into the apparatus and circuits, the other inputs of which are connected to vyhoda1; and control circuit, and the outputs are coupled to respective nodes ct, kkats, uu FIG. 1 shows the block diagram of the proposed device; in fig. 2 shows an embodiment of a null organ; in fig. 3 - amplitude-frequency characteristic of the active notch tpafl of the third and fifth harmonics; The device (Fig. 1) contains sets of strain gauges that are connected to the first inputs of differential comparing elements 2, to the additional inputs of which phase equalization nodes are connected. The outputs of the differential comparing element 2 are connected to the inputs of active notch filters 4 of the third and fifth harmonics, the KOTopbtx outputs are connected to phase-sensitive amplifiers 5. AC voltage sources are connected to the strain gauge 1 sets by carrying out the load cell voltage and supply voltage the reference voltage of the carrier frequency on the phase-sensing amplifier amplifiers 5, the output of which through the circuit 7 is connected to the analog-digital autocomputer 8, which introduces the compensation voltage to the second inputs dy of differential comparing elements 2. The output information of the analog-digital a) of the compressor 8 comes through, AND 9 on nodes 10 of the display. The control circuit i1 is connected to the inputs of the I-W 7 circuit and with the inputs of the AND circuit 9, they are controlled to alternatively measure the mass of the control objects. In the embodiment of the zero-organ (Fig. 2), the compared signals are fed to the main inputs 12 of the differential comparing element 2, implemented on the basis of an operational amplifier, to the additional inputs 13 of which a phase alignment unit 3 connected to a capacitor 14 and a resistor 15 is connected. The output of the differential element 2 is connected to the input of an active reject The filter 4 is made on resistors 16, capacitors 17 and amplifier 18. The output of filter 4 through coupling capacitors 19 and 20 is connected to a phase-sensitive amplifier 5, whose inputs are bypassed with switches 21 and 22. At the output of amplifier 5 a diode 23 is connected. The device works as follows . Each set of load cells 1 converts the force caused by the mass of the object being measured into an electrical signal of alternating sinusoidal voltage with an amplitude proportional to this mass. The output signals of the sets of strain gauges 1 are fed to the inputs of the differential comparing elements 2 of the corresponding null organs. The second inputs (compensation outputs) of the differential comparing elements 2 of all null organs supply the compensation voltage from the analog-digital autocompensator 8. The effect on the resistor 15 of node 3 can be compared with the leading phase (signal of teizodatchik or compensation voltage) to the second phase signal. 7 thus, if the comparison of the amp signals (the signal of the strain gauges and the compensation voltage) coincide, then when the amplitudes of these signals are equal Ita, the output of the differential comparing element 2 has no output, and therefore there is no signal at the output of the phase-sensitive amplifier 5. However, - due to the fact that the compared signals are formed from a sinusoidal voltage with some nonlinear distortions, then the output of element 2 causes a voltage and unbalanced harmonics (basically vnom third and fifth) since their phase align almost impossible. The presence of this voltage at the input of the photoelectric amplifier 5 generally allows the maximum sensitivity of the null organ to be realized, which affects the measurement accuracy. Therefore, the output voltage of the differential comparing element 2 is fed to the input of the active notch filter 4 of the third and fifth harmonics, which allows the third and fifth harmonics, and the input of the phase-sensitive amplifier 5 is supplied with a practically pure signal of the carrier frequency corresponding to the result of the comparison of the signal of the strain gauges and eg wives of compensation When the compensation voltage is greater than the signal of the strain gauges, the phase-sensitive amplifier 5 outputs a signal of overcompensation to the AND-OR circuit 7. The outputs of the phase-sensitive amplifiers 5 are connected to the corresponding cells of the I-SHIII circuit 7.and depending on which cell the control circuit impulses from the control circuit And, the analog-digital autocompensator 8 receives signals of overcompensation of the phase-sensitive amplifier 5 corresponding to this cell of the measurement object. The compensation voltage delivered to the null organs by the analog-digital autocompensator 8 changes in the process of measuring a single object in a certain step code, and depending on the output signals of the overcompensation of the corresponding phase-sensitive amplifier 5, at the end of the measurement, the steps whose total voltage equal to the signal value of the strain gauges of the given object. The output information about the included steps of the analog-to-digital autocompressor 8, displaying the measurement result, enters the display unit 10 corresponding to the measurement object through the AND 9 circuit, to the corresponding cell of which the control pulse 11 also arrives. Then the resolution impulse of the P control circuit goes to the next cells of the AND-OR 7 and AND 9 circuits, and the next object is measured. Thus, due to the inclusion of the phase alignment unit 3 and the active notch filter 4 of the third and fifth harmonics, it is possible to improve the accuracy of measurements and realize the function of a lot of measurement accuracy. . The null organ (Fig. 2) works as follows. The main inputs 12 of the differential comparing element 2 are supplied with the compared signals (the signal of the attendees and the compensation voltage) and using the variable resistor 15 according to the minimum indications of the measurement results, the phases of the compared signals are achieved. In the course of one measurement cycle, the zero-body evaluates the result of the comparison of the signal, the shadow sensors at all stages of the compensation voltage measurement. The resulting signal comparing the strain gauge signal and the compensation voltage comes from the output of element 2 to the input of the active notch filter 4, which clears the resulting signal from the third and harmonics, which is explained by the amplitude-frequency characteristic (Fig. 3). to the input of the phase-sensitive amplifier 5. If the compensation voltage of any stage is less than the signal of the strain gauges, then at the output of the filter 4 the resulting signal coincides with the phase of the compared signals. This signal through the separation capacitors 19 and 20 is fed to the inputs of the amplifier 5. The switches 21 and 22, controlled by the carrier voltage reference voltage, operate in such a way that during the positive half-wave of the resulting signal, which coincides in phase with the compared signals, the switch 2 is open , and the key 22 is closed, for the time of the negative half-wave, on the contrary, the key 21 is closed, and the key 22 is open. Thus, the non-inverting input (+) of the amplifier 5 receives positive half-waves of the re-amplified signal, and the non-inverting input (-) - negative half-waves. As a result, a positive polarity appears at the output of the amplifier 5, which does not pass through the diode 23, i.e. the null-organ does not produce a signal. If the compensation voltage of any level is greater than the strain gauge signal, then the output signal of filter 4 does not match the resulting signal with the phase of the compared signals and, therefore, the non-inverting input of the (+) amplifier 5 receives negative half-waves, and the inverting input (-) half wave. As a result, a negative polarity overcompensation appears at the exit of the null organ. By changing the polarity of turning on the diode 23 and the phase of the reference voltage of the keys t and 22, it is possible, if necessary, to receive over-compensation signals of positive polarity. The economic efficiency of using the proposed device is to improve the accuracy of measuring the weight of objects. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A digital strain gauge device for multichannel measurement of the object weights, containing sets of sensors for the number of measurement channels, each connected to its own null organ consisting of a differential comparing element and a phase-sensitive amplifier, whose outputs are connected via an AND-OR circuit. control circuit connected to an analog-to-digital auto compensator; individual power sources of industrial frequency, connected to strain gauge sets and analog-digital auto-compensator, and display units, characterized in that, in order to improve accuracy, a phase-alignment node of the compared signals, connected to the additional inputs of the differential matching element, is inserted into each null organ, and active notch filter of the third and fifth harmonics of the carrier frequency of the power supply, connected between the differential comparison element and the phase-sensitive amplify The lem, where the compensation inputs of all null organs are combined and connected to an analog-digital autocompensator, the output of which is connected to one of the inputs of the AND-schemes additionally introduced into the device, the other inputs of which are connected to the outputs of the control circuit, and the outputs are connected to the corresponding display nodes. Sources of information taken into account in the examination I. USSR author's certificate 684326, cl. fi 01 G 23/26, 1977.
2. Авторское свидетельство СССР по за вке 2474749/18-10, кл. G 01 G 23/36, 1977 (прототип .2. USSR author's certificate in application 2474749 / 18-10, cl. G 01 G 23/36, 1977 (prototype.
(риг. 1(rig. 1
иand
ФF
ИAND
fLfL
/5/five
//
LILI
Ptf . 2Ptf. 2
ww
, да fyes f
МУ IV. biaoiMU IV. biaoi
-W-W
,ff
Д4D4
ffff