Устройство для измерения массы

Устройство для измерения массы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может быть использовано для измерения массы груза, транспортируемого ленточными или другими конвейерами. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет растягивания диапазона измеряемой величины при преобразовании сигнала датчика веса. Сигнал с датчика 1 веса поступает на первый вход сумматора 2, на второй (вьиитающий) вход которого подается напряжение с выхода з правляемого цифроаналогового i преобразователя (ЦАП) 6 с памятью, пропорциональное массе тары. Это напряжение определяется в режиме тарирования при коэффициенте усиления К У усилителя 3 с переменным коэффициентом усиления. При отсутствии нагрузки на датчик 1 веса на выходе сумматора 2 - ноль или величина, . близкая к нулю. При появлении нагруз ки на выходе сумматора 2 появляется напряжение, которое усиливается уси лителем 3 в к раз и подается на вход компаратора 4. На другой вход компаратора 4 поступает возрастающий сигнал с выхода ЦАП 5. При совпадении значений сигналов на обоих входах компаратор 4 срабатывает и в микропроцессорном вычислительном блоке 7 фиксируется код N, подаваемый в этот момент на вход ЦАП 5, который пропорционален сигналу датчика 1 веса. Коэффициент усиления К для усилителя 3 в режиме измерения вычисляется в микропроцессорном вычислительном блоке 7 и принимается таким, чтобы оставшийся после компенсации массы тары диапазон полезного сигнала датчика 1 веса полностью растянулся на шкале входного кода ЦАП 5, 2 ил. ( 4&E3s:a

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С О1 С 11/! 8

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 l ) 4161 274/24-10 ! (22) 15.12 ° 86 (46) 07.11,88, Бюл. М 41 (71) Днепропетровский горный институт им. Артема и Научно-исследовательский и конструкторскии институт испытательных машин, приборов и средств измерения масс (72) В.Б.Вишня, А.С.Гнускин, А.П.Ракаев, 1О.А.Трещев и А.С.Ерошкин (53) 681.268.9(088.8) (56) Патент Великобритании

11 2008773, кл. G 01 G 23/36, 1980.

Авторское свидетельство СССР

В 979879, кл, G 01 G 23/36,,1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАССЫ (57) Изобретение может быть использовано для измерения массы груза, транспортируемого ленточными или другими конвейерами. Цель изобретения — повьппение точности измерения за счет растягивания диапазона измеряемой величины при преобразовании сигнала датчика веса. Сигнал с датчика 1 веса поступает на первый вход сумматора 2, на второй (вычитающий) вход которого подается напряжение с выхода управляемого цифроаналогового

Р,,ÄSUÄÄ 1435950, А1 преобразователя (ЦАП) 6 с памятью, пропорциональное массе тары, Это напряжение определяется в режиме тарирования при коэффициенте усиления

К усилителя 3 с переменным коэффиУ циентом усиления, При отсутствии нагрузки на датчик 1 веса на выходе сумматора 2 — ноль или величина, близкая к нулю, При появлении нагрузки на выходе сумматора 2 появляется напряжение, которое усиливается уси"

И лителем 3 в К, pas и подается на вход компаратора 4. На другой вход компаратора 4 поступает возрастающий сигнал с выхода ЦАП 5. При совпадении значений сигналов на обоих входах компаратор 4 срабатывает и в микропроцессорном вычислительном блоке 7 фиксируется код М, подаваемый в этот момент на вход ЦАП 5 который пропорционален сигналу датчика 1 веса. Коэффициент усиления К для усилитеи ля 3 в режиме измерения вычисляется в микропроцессорном вычислительном блоке 7 и принимается таким, чтобы оставшийся после компенсации массы тары диапазон полезного сигнала датчика 1 веса полностью растянулся на шкале входного кода ЦАП 5. 2 ил.

1435950

Изобретение относится « весоизмерительной технике и может быть использовано для измерения массы груза, транспортируемого ленточными илги

< другими конвейерами, в неп рерьгвных доваторах с аналоговыми силоизмерительными датчиками.

Цель изобретения — повьпцение точности измерения за счет растягивания, 0 диапазона измеряемой величины при преобразовании сигнала датчика веса, На фиг. 1 приведена схема устрой;ства; на фиг. 2 а,б — временные диаграммы работы устройства соответствен- 15 но в режиме тарирования и измерения массы.

Устройство. содержит аналоговый датчик 1 веса, сумматор 2., усилитель

3 с переменным коэффициентом усиле ния, компаратор 4, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 5, управляемьгй .ЦАП 6 с элементом памяти., микропроцессорный вычислительный блок 7, снабженный интерфейсом 8 ввода-вывода, индикатор 9 результата взвешивания и импульсный датчик 10 скорости конвейера. Устройство работает следующим образом.

Работа устройства осуществляется в двух режимах: "TapHpoBBHHe и «11.мерение".

В режиме "Тарирование < (фиг, 2 а) определяется напряжение П (Б 11„).

3, которое затем подается на второй вход сумматора 2 для комп" íñàöèè ма=сы тары, и вычисляется в микропроцессорном вычислительном блоке 7 начал:ьный диапазон измеряемой величины при преобразовании сигнала датчика 1 веса, Для этого сигнал с да чика 1 веса

U,= K,g(t)„ где К, — коэффициент преобразования; g(t) — погонная масса,, поступает на первый вход сумматора 2, < на второй вход сумматора 2 в этот мо-. мент не подается никаксе напряжение.

Коэффициент передачи сумматора 2 по первому входу равен единице и, следовательно, напряжение на вьгходе сумматора 2 полностью совпадает с сигна--"0 лом датчика 1 веса, т,е. JJ = „J, (фиг, 2), На управляющий вход усилителя 3 с микропроцессорного вычислительного блока 7 через интерфейс 8 ввода-вывода подается <иг .ал,, уста-. навливающий коэффициент усиления уси лителя 3 равным начальному K, Налря— . ч жение U =- К 1 с выхоп» ".".tnителя з пос тупает на первый вход компаратора 4, В момент времени t< (фиг. 2) на информационные входы ЦАП 5 и 6 микропроцессорного вычислительного блока

7 через интерфейс 8 ввода«вывода с частотой, тактируемой встроенным в микропроцессорный вычислительный блок 7 генератором, выставляется последовательно наращиваемый код N (0,1,2,3. ..И „„,). В результате на выходе ЦАП 5 появляется напряжение, пропорциональное коду N(Us KpN).

Это нагряжение подается на другой вход компаратора 4.

Б момент времени tq (фиг. 2) постоянно возрастающее напряжение Б становится равным напряжению на первом входе компаратора 4 и происходит срабатывание компаратора 4. При этом импульс с выхода компаратора 4 через интерфейс 8 ввода-вывода поступает в микропроцессорный вычислительный блок 7, прекращается наращивание кода М на информационньгх входах ЦАП 5 и 6, а в ОЗУ микропроцессорного вычислительного блока 7 запоминается ! код N» пропорциональный массе тары (напряжению U „ датчика 1 веса).

В момент времени t с микропро3 цессорного вычислительного блока 7 через интерфейс 8 ввода-вывода на управляющий вход управляемого ЦАП 6 поступает сигнал, по которому в элементе памяти цифроуправляемого ЦАП 6 запоминается код N, а на выходе упI равляемого ЦАП 6 появляется напряжение U = U z(V = K N г), Это напряжение р г ° поступает на второй вход сумматора 2 (коэффициент передачи по этому входу также равен 1) таким образом, что напряжение на выходе сумматора 2 равно разности напряжений на его входах, т,е. U<= U U . Поэтому в момент времени t,. напряжение на выходе сум9 матора 2

Ug=-. Ц вЂ” U(- =U — Ug- =0 и компаратора 4 U =O (код N на информационных входах ЦАП 5 и б сбрасывается, сигналы на входах компаратора 4 отсутствуют), Затем в микропроцессорном вычислительном блоке 7 вычисляется начальный диапазон изменения измеряемого сигнала при преобразовании сигнала датчика 1 веса

1 1

4 s м 1 л о м <

I -1 35950 где N „— максимально допустимый входной код ЦАП 5, Для более точного определения напряжения U< компенсации массы тары тарировочные циклы t под управлением микропроцессорного вычислительного блока 7 могут быть выполнены несколько раз (например, за полный оббег ленты конвейера), я затем в микропроцессорном вычислительном блоке 7 определяют среднее значение N и

>ср ! -

= n И ., которое выставляется на !

=1 информационный вход управляемого

ЦАП 6. ь

Режиму Измерение непос ре цств енко предшествует определение в микропроцессорI .oII вычислительном бло ;е 7 коэффициекта усиления К+ и соответствующего ему управляющего сигналя для усилителя 3, которые обеспечивают растягинание диапазона кэмерекия пслезнсгс сигкала датчика 1 веса U «

II на всю шкалу входного кода BU„ м,, ЦАП 5, Тем самым обеспечивается высокая точность из лерения значения

c;!I Hàëà U. датчика 1 веса, !!

Значение Д11,, может приниматься равным N,„, «(-.е. U<= Б1.„N=: - — О), Однако обычно масса тары полностью не компенсируется (Uq принимая ся несколько меньшим напряжения П „,-), так как в противном случае даже не-значительное колебание массы тары может принести к переходу работы сумматора 2, усилителя 3, компараторя

4 н область отрицательных напряжений, В этом слу-яе значение Д N определяют как

И !!

ДЬ = 11м„„. — 11

Тогда коэффициент К усилителя 3 для режима "Измерение" определяется как

Ц !!

К!! QN II> 1 макс — 11! 111 изм макс 1 1 т

Для вычисленного значения коэффициента К микропроцессорный вычислительный блок 7 формирует управляющий сигнал, который через интерфейс

8 ввода-вывода подается на управляющий вход усилителя 3.

В режиме Измерение" (фиг. 2 б) импульсы от датчика 10 скорости конвейера с частотой f. (t) пропорциональной скорости движения ленты конвейера, через интерфейс 8 ввода-выводя поступяк1т в микропроцессорный вььчислительный блск 7, и котором по длительности периода Т . поступс, лекия импульсов определяется скорo òü V«; движения ленты на интервале т,; где 1. — отрезок .-!ути, при прохождении которого лентой коквейи ера датчик 10 скорости конвейера вырабатывает очередной импульс °

Сйгкал от датчика 1 веса поступает на первый вход сумматсра 2, кя второй (вычитяющий) вход сумматора 2 подается напряжение 1; ° = U, . С выь ходя суь",.1яторя 2 напряжение U, 1, — U подается ня вход усилителя

3, rr;e оно усиливается н К > раз, а затем пос-упает на первый вход компяратора 4 °

I5

ЗО

В момент времени t (в микропро1 цессорный вычислительный блок 7 поступил импульс с датчика 10 скорости коквейера) на информационные входы

ЦАП 5 через интерфейс 8 вводя-выводя с микропроцессорного гычислительного блока / начинают ныстяв-. лительном блоке 7 вычисляется и запоминается в отдельной ячейке памяти произведение N,gt,. ляться последовательно возрастающие коды N (0,1.2,..., 1„„,). На выходе

ЦАП 5 при этом появляется напряжение

П„= К V, где К! — коэффициент преобразования, которое поступает ня другой вход компаряторя 4. При совпадении напряжений 11„ и 1Г на входах компаратора 4 (мсмент времекк

4О t ) на выходе его появляется высокий уровень напряжения, который через интерфейс 8 ввода-вывода фиксируется в микропроцессорном вычислительном блоке 7. При этом н ОВу микропроцессорного вычислительног0 блока 7 заносится значение кода 111, пропср— циональное сигналу датчика 1 веса в

-данный момент (tg) и время Qt иэме1 рения (преобразования) сигнала датчика 1 веса, после чего код N на информационных входах ЦАП 5 сбрасывается, а затем начинает последовательно возрастать (N - 0,1, 2, ...,N«Ir), т.е. начинается новый цикл {dt ) из5 мерения сигнала датчика 1 веса. Одно1 временно в микропроцессорном вычис1435950

««« — K U ;

1= 1

«В

4g ,=«g б

По мере увеличения ко,па . ." увели-чивается напряжение U на выходе

ЦАП 5 и, когда оно достигнет значения напряжения П на выходе усилителя 3, вновь срабатывает компаратор ч.

Через интерфейс 8 ввода-вывода это фнксируется в микропроцессорном вычислительном блоке 7, в ячейках ОЗУ микропроцессорного вычислительного

I блока 7 запоминаются значе «es N<., f дф и микропро«цессорньтй вычислитель-ный блок 7 начинает следующий цикл преобразования сигнала дат ;ика веса в код. При этом в микро роцессорном

1 б поке 7 производится суммирование п роизведения Б 1t со значением, рванее полученнйм в предыдущем цикле

1, измерения.

В момент времени (фиг, 2 6) через интерфейс 8 вьода-вьлода на

ВхОд микропроцессорного выч«лслитель ." ного блока 7 посT nee r импульс чика 10 скорости конвейера1 по кото-рому в микропроцессорном вычислительном блоке 7 производится вычисЛение средней скорости U с: и перемножение значечия 7, на накопСP„1 ленную сумму N . .dt, где -в — коли-.

3=1 чество циклов измерения (преобразо( вания), уложившихся в период времени Тс 1 ь

В результате масса груза N,. пере1 "

Мещенная конвейером за время. определяется как

И,= КЧ,,, Ы.л, ср где К = K /К,К, — коэффициент преобразования, Полученное значение М . эапомина1 ется в ОЗУ микропропессорнсго вычислительного блока 7 для пос -.едующего суммирования со следующими «ычисленными частичными массами, Таким образом, процессор микропроцессорного вычислительного блока 7 после прихода очередного импульса ot датчика 10 скорости производит обработку информации за предшествующий интервал измерения Т,, т.=, вычисление скорости движения ленты 7,„, определение частичной массы М; и накопление результата взвешивания, Одновременно продолжают осуществляться измерения j-х значений сигнала датчика 1 веса текущего ин. ервала измерения.

Так как суммирование вы- исленных значений масс производится периоди-.

6 ческр с частотой f,„, то результирующая масса груза M, перемещенная конвейером за время взвешивания р где 1 — количество импульсов датчика 11 скорости конвейера, поступивших на вход микропроцессорного вычислительного блока 7 за время 2

Результат вычисления массы груза

И из микропроцессорного вычислительного блока 7 через интерфейс 8 ввода-вывода поступает на индикатор

9 результата взвешивания, по показанию которого можно судить о массе груза, перемещенного конвейером,или может поступать на исполнительные механизмы для управления процессором дозирования транспортируемого конвейером материала. формула изобретения

Устройство для измерения массы, содержащее микропроцессорный вычислительный блок с индикатором, датчик веса и импульсный датчик скорости конвейера, .соединенный с одним из входов микропроцессорного вычислительного блока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет растягивания диапазона. измеряемой величины, в него введены последовательно соединенные сумматор, усилитель с переменным коэффициентом усиления и компаратор, а также два цифроаналоговых преобразователя, один из которых управляемый с элементом памяти, причем первый вход сумматора соединен с датчиком веса, а второй вход — с выходом управляемого цифроаналогового преобразователя, выход цифроаналогового преобразователя подключен к второму входу компаратора, выход которого соединен с вторым вхо,цом микропроцессорного вычислительного блока, к первому выходу которого поqключeн управляющий вход усилителя, к второму выходу — управляйщий вход управляемого цифроаналогового преобразователя, а информационный выход микропроцессорного вычисли1435950

Составитель А. Виноградов

Техред М.Дидык Корректор В. Гирняк

Редактор С. Пекарь

Заказ 5635/40

Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий t13035, Москва, Ж-35, Раушская наб. д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 тельного блока соединен с входом цифроаналогового преобразователя и нн/

8 формационным входом управляемого цифроаналогового преобразователя.