Автоматическое устройство управления весовым порционным дозатором

Автоматическое устройство управления весовым порционным дозатором

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СО)ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 05 D 11/00!

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР

; (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

;К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4950373/24 (22) 26.06.91 (46) 30.08.93, Бюл. М 32

72) Б.Ф. Розумный, В.С. Шикалов, К,Ю. Гуга

В,И. Чайкин (56) Авторское свидетельство СССР

1161924, кл. G 05 D 11/00, 1983, Авторское свидетельство СССР

1449971, кл. G 05 D 11/00, 1987.

54) АВТОМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО УПАВЛЕНИЯ ВЕСОВЫМ ПОРЦИОННЫМ

ОЗАТО РОМ

57) Изобретение относится к области весозмерительной техники и может быть исольэовано в системах автоматического правления порционными дозаторами, имещими циферблатные указатели веса. Цель зобретения — повышение точности управения. Эта цель достигается эа счет того, что ауза ожидания между двумя соседними иклами измерения массы отсутствует при юбых величинах дозы tpo3bl2 так как период! !

Изобретение относится к области весозмерительной техники и может быть исользовано в системах автоматического управления порционными дозаторами, имеющими циферблатные указатели веса.

Цель изобретения состоит в повышении ( очности дозирования.

Сущность предлагаемого поясняется

1 ертежом, на котором приведена функциоальная схема автоматического устройства правления весовым порционным дозатоом.

Устройство содержит последовательно ключенные генератор импульсов запуска

„„SU „„1837265 А1 следования старт-импульсов всегда равен

Тдозы2, И, СЛЕДОВатЕльна, ОтСутСтвуЕт дОпОлнительная погрешность измерения. Для этого устройство управления весовым дозатором, содержащее преобразователь угла поворота стрелки циферблатного указателя веса во временной интервал, задатчик порции, блок индикации, два формирователя прямоугольных импульсов, генератор импульсов запуска, счетчик импул ьсов, дешифратор, элемент НЕ, элемент ИЛИ, четыре триггера и шесть элементов И, снабжено седьмым элементом И и вторым элементом

ИЛИ, причем первый вход второго элемента

ИЛИ подключен к выходу генератора импульсов запуска, второй вход подключен к второму выходу задатчика порции, а выход — к второму входу первого элемента ИЛИ и к первому входу седьмого элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого триггера, а выход — к входу второго формирователя прямоугольных импульсов и к входу обнуления счетчика импульсов. 1 ил.

1, первый триггер 2, первый элемент И 3, первый формирователь прямоугольных импульсов 4, последовательно включенные второй триггер 5, второй элемент И 6, третий триггер 7, третий элемент И 8. В ыход первого триггера подключен также ко второму входу третьего элемента И и к первому входу четвертого элемента И 9, второй вход которого связан со вторым выходом третьего триггера. Первый вход пятого элемента И

10 соединен с первым выходом четвертого триггера 11, второй вход связан с выходом преобразователя "Угол-временной интервал" 12, со вторым входом второго элемента

1837265

И, с первыми входами шестого элемента И

13 и первого элемента ИЛИ 14. Третий вход пятого элемента И подключен к выходу элемента НЕ 15, ко второму входу шестого элемента И и к третьему входу второго элемента И, а выход пятого элемента И вЂ” ко второму входу первого триггера. Выход первого элемента И подключен также к первому входу блока индикации 16. Выход первого формирователя прямоугольных импульсов подсоединен ко входу преобразователя

"угол-временной интервал", а второй выход четвертого триггера — к четвертому входу второго элемента И. Первый выход эадатчика порции 17 связан с первым входом второго триггера, а второй выход — с первым входом четвертого триггера. Второй вход третьего триггера подключен к генератору импульса запуска. Выход второго формирователя прямоугольных импульсов 18 связан со входом задатчика порции, с вторыми входами второго и четвертого триггеров. Выход первого элемента "ИЛИ" соединен со вторым входом первого элемента И, выход счетчика 19 импульсов подключен ко входу дешифратора 20. (n-1)-й выход дешифратора подсоединен к третьему входу первого элемента И и ко входу элемента НЕ. Выход шестого элемента И подключен к третьему входу блока индикации. Первый вход второго элемента ИЛИ 21 связан с выходом генератора импульсов запуска, второй вход подключен ко второму выходу задатчика порции, а выход второго элемента ИЛИ связан со вторым входом первЬго элемента

ИЛИ и с первым входом седьмого элемента

И 22, второй вход которого подключено к выходу первого триггера. Выход седьмого элемента И соединен со входом обнуления счетчика импульсов и со входом второго формирователя прямоугольных импульсов, а счетный вход счетчика импульсов подключен к выходу преобразователя yron-временной интервал".

Преобразователь "угол-временной интервал" состоит из эвукопровода 23, выполненного из магнитострикционного материала, концы которого соединены через глушитель 24, входного магнитострикционного преобразователя 25, подключенного к выходу усилителя записи

26, при этом звукопровод выполнен кольцеобразным с центром, совпадающим с осью

27 стрелки 28, жестко связанной с соответствующим выходным магнитострикционным преобразователем 29, подключенным к усилителю считывания 30, причем вход усилителя записи соединен со входом преобразователя. Задатчик порции состоит из звукопровода 31, выполненного из магнито45

55

40 стрикционного материала, на каждом конце которого установлен глушитель 32, входного магнитострикционного преобразователя

33, подключенного к выходу усилителя записи 34, двух выходных магнитострикционных преобразователей 35 и 36, связанных соответственно с входами первого 37 и второго

38 усилителя считывания. Вход усилителя записи соединен со входом задатчика, а выходы первого и второго усилителя считывание подключены соответственно к первому и второму выходам эадатчика, при этом материалы эвукопроводов преобразователя

"угол-временной интервал" и задатчика порций выбраны одинаковыми, Блок индикации состоит из генератора счетных импульсов 39, подключенного к первому входу восьмого элемента И 40, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика импульсов 41, выход пятого триггера 42 подключен ко второму входу восьмого элемента И, а выход второго счетчика импульсов связан с индицирующим устройством 43. Первый вход пятого триггера и второй вход второго счетчика импульсов подключены к выходу первого элемента И, а второй вход пятого триггера связан с выходом шестого элемента И, причем первый вход пятого триггера соединен с первым входом блока индикации, второй вход второго счетчика импульсов связан со вторым входом блока индикации, а второй вход пятого триггера — с третьим входом блока индикации..

Устройство работает следующим образом.

В начале первого цикла взвешивания генератор импульсов запуска 1 генерирует по команде оператора импульс (старт-импульс), который устанавливает в нулевые состояния триггеры 2 и 7. После этого с выхода триггера 2 поступает разрешающий потенциал на один иэ входов элементов И 3, 8, 9, 22, с первого выхода триггера 7 поступает разрешающий потенциал на второй вход элемента И 8, а с второго выхода триггера 7 поступает запрещающий потенциал на второй вход элемента И 9. В результате на выходе элемента И 8 появляется управляющее напряжение U>, под действием которого шнековый питатель (на чертеже не показан) вращается с максимальной скоростью и в весовой бункер начинает поступать дозируемый материал с большой интенсивностью. Кроме того, одиночный импульс (старт-импульс) с выхода генератора 1 проходит через открытые элементы ИЛ И 21, 22, устанавливает счетчик импульсов 19 в нулевое состояние и поступает на вход формирователя прямоугольных импульсов 18.

1837265 где тэад. зв эв пер

Ь |зад.пер. = t эад. эв.

50! зв. — длина звукопровода между входным 25 и выходным преобразователями 29;

Нэв. скорость звука:

Чпер. — средняя скорость перемещения 55 преобразователя 29 вдоль звукопровода 23 за время одного цикла измерения.

Так происходит преобразование угла поворота стрелки 28 циферблатного указателя во временной интервал t».

Формирователи импульсов 18 и 4 предназначены для формирования прямоугольных. импульсов с заданной длительностью, передний фронт которых совпадает по времени с задним фронтом входных импульсов. 5

Импульс с выхода формирователя импульсов 18 устанавливает триггеры 5 и 11 в нулевые состояния, после чего выход триггера 5 будет запрещающим для элемента И

6: первый выход триггера 11 является за- 10 прещающим для элемента И 18, а его второй выход — разрешающим для элемента И 6, С (n-1)-го выхода дешифратора 20 поступает разрешающий потенциал на один из входов элемента И 3, а с выхода элемента НЕ 15 — 15 запрещающий потенциал на входы элементов И 6,10 и 13, Кроме этого, старт-импульс с выхода элемента ИЛИ 21 проходит через открытые элементы ИЛИ 14. И 3. через формирователь импульсов 4, поступает на вход 20 усилителя записи 26, а затем на входной магнитострикционный преобразователь 25.

Под действием этого импульса в зоне прямого преобразования преобразователя 25, вследствие прямого эффекта магнитострик- 25 ции возникает импульс продольного механического напряжения, который распространяется по звукопроводу 23 со скоростью звука V» от нулевой точки отсчитывания угла поворота стрелки 28 циферб- 30 латного указателя до зоны обратного преобразования выходного магнитострикционного преобразователя 29, жестко связанного со стрелкой 28. Под действием этого импульса механического напряжения, 35 вследствие обратного эффекта магнитострикции, в обмотке выходного преобразователя 29 возникает электрический сигнал,, который усиливается и формируется в импульс усилителем считывания 30. Этот пер- 40 вый импульс с выхода усилителя считывания 30 будет задержан по отношению к старт-импульсу с выхода элемента

ИЛИ 21 на время задержки равное

tu1 1зад. + Л1эад.пер., 45

Аналогично вышеописанному, стартимпульс с выхода формирователя импуль.сов 18 проходит через усилитель записи 34 задатчика порции 17, поступает на входной магнитострикционный преобразователь 33, где в зоне его прямого преобразования возникает импульс продольного механического напряжения, который распространяется по звукопроводу 31 со скоростью звука Vas. u проходит последовательно через выходные магнитострикционные преобразователи 35 и 36. В этих преобразователях вследствии обратного эффекта магнитострикции, возникает электрические сигналы, которые усиливаются и формируются в импульсы усилителями считывания 37 и 38. Таким образом, на выходах усилителей 37 и 38 появляются импульсы через времена задержек относительно старт-импульса, определя ющие заданные дозы:

I эв1

1доэы1= — — ВРЕМЯ ДОЗЫ "ГРУбО";

Vas зв2

1доэыг= — время дозы "точно"; эв.

Ias1 — ДЛИНа ЗВУКОПРОВОДа МЕЖДУ ВХОДным 33 и выходным 35 магнитострикционными преобразователями;

1эв2 — ДЛИНа ЗВУКОПРОВОДа МЕЖДУ ВХОДным 33 и выходным 36 преобразователями.

Длительности заданных доз тдоэы1 и тдозцг УСтаНаВЛИВаЮтСЯ ПРЕДВаРИтЕЛЬНО ПУтем перемещения преобразователей 38 и 36 вдоль звукопровода 31.

Импульс с выхода усилителя считывания 37 поступает на вход триггера 5 и переключает его, после чего его выход станет разрешающим для элемента И 6, Импульс с выхода усилителя считывания 38 поступает на вход триггера 11 и переключает его, по- . сле чего его выходы будут запрещающими для элемента И 6 и разрешающими для элемента И 10. Так как на вторые входы элементов И 6.10 и 13 поступает запрещающий потенциал с выхода элемента НЕ 15, то поэтому первый импульс с выхода усилителя считывания 30 через них не пройдет. В это же время импульс, снижаемый с усилителя считывания 30, проходит через открытые элементы ИЛИ 14, И 3, через формирователь импульсов 4, поступает на усилитель записи 26 и, совершив циркуляцию по вышеприведенной цепи, вновь появляется на выходе усилителя считывания 30 через вреМЯ tu2 ОтНОСИтЕЛЬНО СтаРт-ИМПУЛЬСа, ЯВЛЯясь вторым в частотной последовательности, где

tu2=2tu1+ Л таад.пер.

Этот второй импульс, вновь совершив циркуляцию по вышеприведенной цепи, по1837265 является на выходе усилителя считывания

30 через время ьз относительно старт-импульса, тиз=3 tu1+2 Aтзад.пер и т.д.

Таким образом, на выходе усилителя считывания 30 формируется последовательность импульсов с нарастающим периодом повторения, где каждый последующий период между импульсами превышает предыдущий на величину Л ьзад.пер. Эти импульсы подсчитываются счетчиком импульсов 19, причем (n-1)-й импульс этой последовательности проходит через элеМент

ИЛИ 14 и далее по цепи циркуляции и, кроме этого, поступая на вход счетчика импульсов 19, вызывает появление на (n-1)-м выходе дешифратора 20 запрещающего потенциала для элемента И 3, а на выходе элемента НЕ 15 появляется разрешающий потенциал для элементов И 6,10 и1 3, После этого цепь циркуляции импульсов разрывается, и очередной и-й импульс (стоп-импульс), появляющийся на выходе усилителя считывания 30 через элемент И 3 не пройдет.

Таким образом, в каждом цикле, задаваемом старт-импульсом с выхода элемента

ИЛИ 21, происходит преобразование угла поворота стрелки 28 циферблатного указателя дозатора во временной интервал, равный времени между старт-импульсом и стоп-импульсом

tun=t1tu1+(i1 "). таад.пер или ,tun=titaap+ (2п-1) йзад,пер, Отсюда следует, что полученный интервал времени tun, соответствующий измеряемому весу материала в момент действия старт-импульса в каждом цикле, состоит из действительного значения ти9 " тзад. и приращения Л1и=(2п-1) Л тзад.пер,, obycловленного погрешностью из-за влияния скорости перемещения Чпер выходного мэгнитострикцион ного преобразователя 30 вдоль звукопровода 23. Для устранения влияния погрешности Atu на измеряемый вес материала, необходимо чтобы

+tu< + tumin, где Atumin — допустимая минимальная погрешность, влиянием которой можно пренебречь.

Отсюда с учетом приведенных соотношений определяем верхнюю границу допустимых значений и:

2 tumin за + звгпах пер и<—

2 laomax Vnep

10

20 пульс, который пройдя через элемент ИЛИ .21, является старт-импульсом для второго

55 где l»max — максимальная длина звукопроводэ между преобразователями 25 и 28, соответствующая максимальному измеряемому углу поворота стрелки 26 циферблатного указателя.

Таким образом, стоп-импульс, появляющийся на выходе усилителя считывания 30, поступает на входы элементов И 6 и 10, и если текущее значение измеряемого веса меньше заданной дозы "грубо", т,е, если

tun < тдозы1 < тдозы2, то на вторые входы элементов И 6 и 10, поступают запрещающие потенциалы с выходов триггеров 5 и 11 и, поэтому стоп-импульс через них не пройдет. На этом первый цикл измерения веса дозируемого материзла закончился. Через время тдозы2 (относительно первого старт-импульса) на выходе усилителя считывания 38 появляется имцикла измерения и т.д. Следовательно, на выходе элемента ИЛИ 21 появляется последовательность старт-импульсов с периодом

СЛЕДОВаНИЯ, РаВНЫМ тдозы2.

Под действием второго и последующих старт-импульсов с выхода элемента ИЛИ 21 весь вышеописанный процесс измерения веса дозируемого материала будет повторяться до тех пор, пока после воздействия

m-ro старт-импульса (т.е. после m циклов измерений веса) текущее значение дозируемой массы достигает заданной дозы "грубо", т,е; тдозы1 — tun < тдозы2

В этом случае стоп-импульс с выхода усилителя считывания 30 поступит на вход элемента И 6 в момент, когда на его остальные входы уже поступают разрешающие потенциалы с элемента НЕ 15 и триггеров 5 и

11, Появляющийся на выходе элемента И импульс переключит триггер 7, после чего с его выходов подаются запрещающий потенциал на вход элемента И 8 и разрешающий потенциал на вход элемента И 9. В результате этого управляющее напряжение 01 с выхода элемента И 8 исчезает, а на выходе элемента И 9 появляется управляющее напряжение V2, под действием которого шнековый питатель начинает вращаться с малой скоростью и в весовой бункер дозируемый материал будет поступать с малой интенсивностью, что обеспечивает малую динамическую погрешность дозирования.

Аналогично вышеописанному происходят следующие циклы измерения веса дозируемого материала с приходом каждого старт-импульса с выхода элемента ИЛИ 21, 1837265

Если текущее значение дозируемой массы снова будет находиться в пределах

1дозы1 < tun < тдоэы2, то появляющийся в конце каждо о цикла измерения импульс на выходе элемента И 6 подтверждает состояние триггера 7 и шнековый питатель будет продолжать вращаться с малой скоростью. Если после i-го цикла измерения значения доэируемой массы достигнет заданной дозы "точно", то есть ког.Дд tun ) Тдоэы2, ТО СТОП-ИМПУЛЬС, появляющийся на выходе усилителя считывания 30, поступит на входы элементов И 6

10 в момент, когда с выходов триггера 11 ,поступает запрещающий потенциал на вход лемента И 6 и разрешающий потенциал на ход элемента И 10, так как к этому моменту, ремени триггер 11 переключился под дей, твием импульса с выхода усилителя считы ания 38. Поэтому стоп-импульс, оявляющийся на выходе усилителя 30, проодит через элемент И 10 и переключит риггер 2 в единичное состояние, после чего го выход будет запрещающим для элеменов И 3,8,9 и 22. Управляющее напряжение счезает и шнековый питатель останавливатся. На этом процесс дозирования заканивается и потенциал, снимаемый со торогр выхода триггера 2, является управяющим сигналом "Окончание дозироваия".

Для надежной работы устройства необ1

ХОдИМО, ЧтОбЫ Тимп> tun 1доэы2 (дЛя СЛу аЯ КОГДа tun Тдозы2), ГДЕ Г n лительность старт-импульса с выхода элеента ИЛИ 21.

Блок индикации 16 функционирует слеующим образом. В каждом цикле измеренния массы дозируемого материала тарт-импульс с выхода элемента И 3 устаавливает счетчик импульсов 41 и триггер

2 в нулевое состояния, после чего его выод станет разрешающим для элемента И

0. Начиная с этого момента времени имульсы с выхода генератора счетных имульсов 39 проходят через открытый лемент И 40 и поступают на счетный вход четчика импульсов 41. Появляющийся чеез время tun стоп-импульс с выхода усилителя считывания 30 проходят через элемент

И И13, переключает триггер 42 и в счетчик ерестают поступать импульсы. Таким обазом, в блоке индикации 16 происходит реобразование интервал времени tu, в ифровой код, зафиксированный в счетчике мпульсов 41, в каждом цикле измерения в са. Показание счетчика импульсов 41 выется на индицирующее устройство 43 в единицах веса дозируемого материала, которое может использоваться также для дистанционного контроля.

Автоматическое устройство управления весовым порционным дозатором имеет пре5 имущество по сравнению с прототипом в более высокой точности дозирования. Это объясняется тем, что в прототипе период следования старт-импульсов Т«н с выхода генератора импульсов циклов является по10 стоянным. а величина дозы тдп» в процессе эксплуатации устройства может задаваться различной, но при этом должно

ВЫПОЛНЯТЬСЯ УСЛОВИЕ T«H > tgoev2max ПОЭ тому при задании дозы меньшей, чем

15 1доэы2пах, будут иметь место паузы ожидания между двумя соседними циклами измерения массы дозируемого материала, иэ-за которых появляется дополнительная погрешность измерения, 20 В предлагаемом устройстве пауза ожидания между соседними циклами измерения массы отсутствуют при любых

ВЕЛИЧИНаХ t

25 Тдозы2, И, СЛЕДОВатЕЛЬНО, ОтСУтСтВУЕт Эта ДОполнительная погрешность измерения, Формула изобретения

Автоматическое устройство управления весовым порционным дозатором, содержа30 щее последовательно соединенные генератор импульсов запуска, первый триггер, первый элемент И, первый формирователь прямоугольных импульсов, последовательно соединенные второй триггер, второй эле35 мент И, третий триггер, третий элемент И, второй вход которого подключен к выходу первого триггера, подключенного также к первому входу четвертого элемента И, второй вход которого подключен к второму вы40 ходу третьего триггера, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов запуска, второй формирователь прямоугольных импульсов, выход которого подключен к первому входу второго тригге45 ра, первому входу четвертого триггера и входу задатчика порции, первый и второй выходы которого подключены соответственно к второму входу второго триггера и к в орому входу четвертого триггера, первый

50 и второй выходы которого подключены соответственно к второму входу второго элемента И и к первому входу пятого элемента И, выход которого подключен к второму входу первого триггера, последовательно соеди55 ненные счетчик импульсов и дешифратор, выход которого подключен к второму входу первого элемента И и к входу элемента НЕ, выход которого подключен к второму входу пятого элемента И, третьему входу второго элемента И и первому входу шестого эпе1837265

1б

Г

Составитель Б,Розумный

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О,Мандзич

Редактор

Заказ 2864 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35 Paóøñêàÿ наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 мента И, выход которого подключен к первому входу блока индикации, второй и третий входы которого подключены к выходу первого элемента И, преобразователь угла поворота стрелки циферблатного указателя веса во временной интервал, стробирующий вход которого подключен к выходу первого формирователя прямоугольных импульсов, а выход — к четвертому входу второго элемента И, третьему входу пятого элемента И, второму входу шестого элемента И, счетному входу счетчика импульсов и первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к третьему входу первого элемента И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено седьмым элементом И и вторым элементом ИЛИ, причем первый вход второ5 ro элемента ИЛИ подключен к выходу генератора импульсов запуска, второй вход подключен к второму выходу задатчика порции, а выход — к второму входу первого элемента ИЛИ и к первому входу седьмого

10 элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого триггера, а выход — к входу второго формирователя прямоугольных импульсов и к входу обнуления счетчика импульсов,